珊瑚為何“發(fā)光”？| 科普小課堂

1. 珊瑚白化（Coral Bleaching）

圖源：IYORBank，TheOceanAgency，2020/06/08

南安普頓大學(xué)珊瑚礁實(shí)驗(yàn)室（University of Southampton’s Coral Reef Laboratory）的研究表明，一些珊瑚為了保護(hù)自己，在因溫度升高而發(fā)生白化時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出令人眼花繚亂的色彩。

該大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)共生微藻消失時(shí)，漂白珊瑚的發(fā)光顏色就像一個(gè)保護(hù)層(類似于防曬霜)。鮮艷的顏色如同是一個(gè)閃爍的霓虹燈標(biāo)志，鼓勵(lì)吸引著著共生藻類的回歸。這項(xiàng)研究表明，珊瑚在受到輕微或暫時(shí)的高溫壓力后，會(huì)在2至3周內(nèi)出現(xiàn)極端的著色現(xiàn)象。

珊瑚是一種微小的海洋動(dòng)物，它們分泌碳酸鈣來保護(hù)自己，當(dāng)它們受海水升溫或污染等因素的影響時(shí)，就會(huì)發(fā)生珊瑚白化現(xiàn)象（Coral Bleaching）。

2. 共生藻類: 蟲黃藻（Zooxanthellae）

圖源：https://ocean.si.edu

受到日益加劇的環(huán)境壓力影響，導(dǎo)致它們驅(qū)逐了寄居在其生物組織內(nèi)的微生物共生藻類，即蟲黃藻（Zooxanthellae）。最終，珊瑚變得如幽靈般慘白，在這一刻人們不得不承認(rèn)，它們真的“白化”了。

蟲黃藻是珊瑚的主要食物來源，如果藻類沒有盡快回到珊瑚中(或者海水繼續(xù)升溫)，珊瑚就會(huì)持續(xù)暴露在環(huán)境壓力之下，很可能發(fā)生大規(guī)模死亡。如果不能及時(shí)有效地應(yīng)對(duì)海水升溫、氣候變化等自然危機(jī)，在不久的未來，整個(gè)珊瑚礁就可能岌岌可危，而依賴于其復(fù)雜結(jié)構(gòu)的生物多樣性也會(huì)隨之喪失，這對(duì)世界范圍內(nèi)的所有珊瑚都構(gòu)成了一定威脅。

3. “發(fā)光”背后的科學(xué)機(jī)制（Mechanism）

(位于南安普頓大學(xué)濱水校區(qū)的珊瑚礁水族館設(shè)施，攝影：WIedenmann D'Angelo)

南安普頓大學(xué)珊瑚礁實(shí)驗(yàn)室主任約爾格·維登曼（J?rg Wiedenmann）教授，針對(duì)這一現(xiàn)象，解釋說:“盡管環(huán)境壓力導(dǎo)致珊瑚白化，如果珊瑚細(xì)胞仍能至少執(zhí)行部分正常功能，所增加的內(nèi)部光照水平將促進(jìn)彩色光保護(hù)色素的產(chǎn)生。而由此產(chǎn)生的防曬層，則將促進(jìn)共生藻類的回歸?！?/p>

珊瑚礁就像水下城市一樣，支撐著四分之一的海洋生物，多達(dá)一百萬種。它們?yōu)橹辽?億人提供糧食安全和生計(jì)，保護(hù)海岸線免受海浪、風(fēng)暴和洪水的破壞。

研究人員在南安普頓大學(xué)的珊瑚水族館，進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)室變量控制實(shí)驗(yàn)。針對(duì)這一研究過程，Wiedenmann教授在采訪報(bào)道中指出：

“我們的研究表明，這種有趣生動(dòng)的漂白現(xiàn)象，涉及一種自我調(diào)節(jié)機(jī)制，即所謂的光學(xué)反饋回路（0ptical Feedback Loop），它涉及共生關(guān)系的雙方。在健康的珊瑚中，藻類的光合色素吸收了大量的陽光；而當(dāng)珊瑚失去藻類時(shí)，多余的光在動(dòng)物組織內(nèi)部來回傳播——由白珊瑚的骨骼反射。而這種增加的內(nèi)部光照水平，對(duì)共生體藻類來說有較大適應(yīng)壓力，可能會(huì)延遲甚至阻止它們?cè)谄渌麠l件恢復(fù)正常后重新回歸共生狀態(tài)?！?/p>

在豐富多彩的海洋世界中，白化的珊瑚借助光線作用機(jī)制發(fā)出藍(lán)色、黃色和紫色的熒光，正是這一美麗的現(xiàn)象促成了“Glowing Gone Campaign”（光逝運(yùn)動(dòng)），這一活動(dòng)由聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）與海洋署（the Ocean Agency）以及其他主要的海洋保護(hù)組織開展合作。值得一提的是，獲得艾美獎(jiǎng)的Netflix紀(jì)錄片《追逐珊瑚》(Chasing Coral)，也在片中為觀眾們展示了這一精彩而又奇妙的過程。

最后，該研究項(xiàng)目的作者之一，即南安普頓珊瑚分子生物學(xué)講師塞西莉亞·德安吉洛博士（Dr. Cecilia D’Angelo）指出，白化并不總是對(duì)珊瑚的一項(xiàng)死刑判決。針對(duì)這一觀點(diǎn)中隱射的轉(zhuǎn)機(jī)與現(xiàn)實(shí)威脅，她解釋道：

“如果環(huán)境壓力情況能夠得以緩和，那么珊瑚就可以與它們的藻類伙伴重新建立共生關(guān)系。但不幸的是，近年由于異常海水升溫引起的全球白化事件，導(dǎo)致了珊瑚的高死亡率，使世界上的珊瑚礁都在為生存而不斷掙扎?！?/p>

資料來源 | UN Environment Programme

責(zé)編/老夏