
毛里求斯蓝湾——每年十月,毛里求斯东南部的蓝湾,这片以迷人海水得名的海域,便会泛起一片粉红。原因何在?原来是珊瑚正在释放数百万计的卵子和精子。
这种一年一度的同步产卵现象,对珊瑚的生存至关重要。如今,科学家们将拯救受气候变化摧残的珊瑚的希望,寄托在这一自然现象上。一支由毛里求斯及海外研究人员组成的团队,正准备今年十月从蓝湾收集数百万珊瑚幼虫。
这是西印度洋地区规模最大的项目之一,旨在通过有性繁殖来修复珊瑚礁。
“这个项目可以说是从零开始,”海洋科学家、Secore国际组织(毛里求斯项目合作方之一)的项目负责人盖尔·凯雷表示,“第一年的主要目标是了解哪些物种在产卵,以及它们何时产卵。”
Secore是“珊瑚有性繁殖”的缩写,是一家总部位于美国的研究型非营利组织。该项目本身由毛里求斯的奥德赛海洋馆牵头,这是一个展示海洋物种的大型水族馆。这项为期三年的计划还汇集了毛里求斯大学和毛里求斯非政府组织Eco-Sud的专家。
该倡议与毛里求斯政府近期推动的一项政策相契合,即通过有性繁殖促进珊瑚修复。这一决定是在一份审计报告之后做出的,该报告显示,目前珊瑚修复中最主流的方法——无性繁殖修复的珊瑚存活率结果令人失望。
珊瑚物种既可以有性繁殖,也可以无性繁殖。试图恢复珊瑚群落的科学家可以选择任何一种方法来增加其数量,同时也可以积极推广已知更耐热的物种。
今年三月,随着海洋温度达到创纪录高点,一场白化事件影响了毛里求斯水域约80%的珊瑚。全球范围内,遭受强烈热应激的珊瑚都出现了白化。海洋热浪自然发生,但近几十年来,人为引起的气候变化导致此类事件的频率和强度不断增加。
如果本世纪内真的失去几乎所有的珊瑚礁,海洋将以难以想象的方式萎缩。大约四分之一的海洋生物聚集在珊瑚礁上寻求庇护、觅食或繁殖。
珊瑚,如同人类,不仅仅是存在;它们在自己周围营造出完整的栖息地。造礁珊瑚从海水中吸收钙和碳,构建外骨骼,一种石灰岩平台。数百万个独立的珊瑚虫可以生长在这些平台上。在它们透明的组织内,寄宿着微小的彩色藻类,称为虫黄藻。这些藻类进行光合作用,滋养珊瑚虫。但热应激会阻碍藻类进行光合作用的能力,并可能在此过程中产生有毒物质。因此,在极端高温下,珊瑚虫会排出藻类,使整个珊瑚礁变成幽灵般的白色。如果珊瑚群在恢复之前再次遭遇白化,珊瑚可能会饿死。
海洋酸化——即使在我们持续排放的情况下,海洋从大气中吸收了巨量二氧化碳的结果——也限制了造礁原材料的可用性,特别是碳酸根离子。这侵蚀了珊瑚的生存能力,但更剧烈和可见的损害来自其海洋家园的过热。
近年来,随着珊瑚修复工作受到更严格的审视,一些专家提出有性繁殖可能是未来的方向。找到一个有效的修复策略通常围绕三个问题:能否大规模实施?能否以合理成本完成?面对气候变化日益加剧的威胁,它是否有成功的机会?
在加勒比海——另一个珊瑚多样性热点地区,Secore测试了以有性繁殖为主导的修复技术。报告称,在2023年的大规模白化事件中,他们在苗圃培育并移植回海中的珊瑚比野生珊瑚更能承受热应激。
“与加勒比海地区的不同之处在于,在西印度洋,人们对珊瑚繁殖知之甚少,”凯雷说。
因此,目前毛里求斯的团队专注于知识积累,以帮助选择供体地点。十月蓝湾的这场盛会是最有希望的地点之一。团队表示,他们还希望发现其他发生大规模产卵的区域,以便制定产卵日历并在多个地点开展工作。
“当珊瑚繁殖时,它们会释放数百万配子(卵子和精子细胞),这些配子可以形成数百万胚胎和数百万珊瑚幼体,然后你可以进行移植,”凯雷说,“这使我们能够扩大规模。”
但支持辅助有性繁殖的人士所宣扬的最大好处是,与无性繁殖产生的珊瑚相比,有性繁殖的珊瑚基因多样性更丰富。
在无性繁殖方法中,母体珊瑚的一个片段会长成与亲本珊瑚基因完全相同的复制品。当人类介入时,他们会收集或移除这些片段,并在苗圃(位于陆地或海上)中进行培育。
对于依赖无性繁殖的项目来说,由于需要维护设施、照料幼年珊瑚、清除有害藻类以及定期进行水肺潜水监测珊瑚(伴随租船、燃料和设备的成本),长期成本会不断累积。
即使是有性繁殖,成本也取决于具体配置。如果这些工作依赖海洋苗圃,维护成本可能很高。监测移植地点也带来可观成本。
依赖珊瑚的自然产卵周期也有其局限性。鹿角珊瑚属的珊瑚是雌雄同体,在毛里求斯最为常见,它们每年只产卵一到两次。一个鹿角珊瑚群体会同步释放成束的卵子和精子,这些配子浮到水面结合形成胚胎。随着成熟,它们变成幼虫,然后定居在现有礁石或海床上。
相比之下,无性繁殖涉及人类收集珊瑚碎片并将其种植在苗圃中,保护主义者全年都可以进行这项工作。
在自然界中,很大一部分珊瑚繁殖体无法存活。它们可能被吃掉,在未能形成共生关系的情况下漂走消失,或者未能成功定居。这就是人类修复者可以介入的地方。他们可以收集卵子和精子,为它们提供合适的受精条件,然后在陆地或海上苗圃中培育它们。
陆地设施的优势在于易于持续监测且成本较低。然而,建立这些实验室费用昂贵。
毛里求斯渔业部下属的阿尔比恩渔业研究中心正在建设一个陆基珊瑚苗圃,该苗圃将依靠有性繁殖方法,这是一个由联合国开发计划署资助1000万美元的倡议。
Secore的研究人员发现,使用海上设施可以降低成本。G20的珊瑚研究与开发加速平台提供了启动奥德赛项目的种子资金——约150万美元。
该非营利组织开发了一种名为CRIB的设备,即珊瑚原位培育池,这是一种放置在珊瑚配子收集点附近的浮动苗圃。
“你将收集到的数百万胚胎和配子倒入你的设备中……你不需要做任何其他事情。它们自己做自己的事,”凯雷说。
CRIBs提高了受精几率,并为刚刚开始生命的珊瑚提供了一个受庇护的环境。这些苗圃还配备了大容器,里面装满星形播种单元,幼年珊瑚可以附着在上面生长。它们的设计旨在防止藻类生长,这是海洋苗圃的一大祸害。
然而,根据一项有Secore研究人员参与的研究,与在科学家可以创造更受控环境的船上培育珊瑚相比,CRIBs中珊瑚幼虫的存活率显著较低。
与在船上运行一个完整的实验室相比,CRIBs相关的成本更低,物流也更简单。
然而,归根结底,珊瑚属于海洋。
即使是有性繁殖,一旦胚胎发育,下一步就是在海中找到合适的位置将它们永久安置。Secore目前的工作依赖人类将播种单元移植到合适的地点。
在毛里求斯,珊瑚屏障形成了平静的泻湖,泻湖中也生长着岸礁珊瑚。在这里放置修复的珊瑚更容易,主要是因为它们易于接近。
但这些泻湖也是沿海生活的中心,承受着人类活动的主要冲击。从污染到沉积,有很多因素可能危及这些珊瑚。由于水流较少且水域较浅,泻湖水域也可能比开阔海洋更温暖。温度可能真的会迅速升得很高。
如果温度继续以目前的速度上升,无论你采用无性还是有性方式培育珊瑚,它们的海洋家园可能仍然不适宜生存。
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