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作者:許悅 來源:中國科學報 發布時間:2020/12/9 16:28:15
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藻類伴侶幫珊瑚挺過熱浪

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太平洋圣誕島(基里巴斯的一座環礁湖島)的許多珊瑚在長時間的熱浪中白化、死亡(右圖),但有一些得益于它們特殊的伙伴而存活下來。  圖片來源:DANIELLE CLAAR AND KEVIN BRUCE

珊瑚對海水溫度變化十分敏感,僅僅上升幾度就會導致珊瑚白化,使它們踏上死亡之路。

如今,在氣候變化的驅動下,海洋熱浪正成為熱帶珊瑚礁生存的最大威脅之一。但是研究人員得到了罕見的好消息,他們發現一些珊瑚能夠在熱浪結束前就從白化狀態中恢復過來,這表明它們有可能在長時間的熱浪中存活。

美國史密森尼國家自然歷史博物館珊瑚礁生物學家Nancy Knowlton表示,研究表明,減少水污染和其他環境壓力可增強珊瑚礁抵御氣候變化沖擊的能力。

珊瑚是毫米大小生物組成的群體,是靠過濾海水中的浮游生物為食的無脊椎動物。珊瑚中的水螅體(珊瑚蟲)有助于珊瑚外骨骼的形成,并為光合作用的藻類提供住所。作為回報,這些“伴侶”為珊瑚蟲提供大部分食物。當海水溫度過高時,珊瑚蟲會排出這些藻類,變為白色,即珊瑚白化。一旦水溫恢復正常,沒有餓死的珊瑚蟲會寄養另一種藻類。

此前,研究人員認為大多數珊瑚只有在熱浪持續幾周的情況下才能存活。但是沒有人研究過在長期熱浪中珊瑚礁的生存情況。

2015和2016年,加拿大維多利亞大學海洋生態學家Julia Baum和她的學生們開始對太平洋中部圣誕島周圍珊瑚礁進行調查。為了追蹤個別珊瑚的命運,他們給兩種常見的珊瑚(腦珊瑚和星珊瑚)貼上了金屬標簽,并通過DNA測序鑒定了這141棵珊瑚中的共生藻類和其生存狀態,在熱浪襲來和熱浪減弱的時候,分別對這些藻類共生體進行了6次采樣。

從2015年5月開始,2個月內氣溫上升約1℃。正如預期的那樣,擁有熱敏感藻類的珊瑚比那些擁有耐熱藻類的珊瑚更快白化。隨著海水的持續變暖,甚至連耐熱的藻類也被珊瑚排出體外。這都在研究人員的預料中。

Baum說,圣誕島上的許多腦珊瑚和星珊瑚在海水仍然異常溫暖的情況下從白化中恢復過來。到目前為止,海洋生物學家發現只有海水冷卻到正常溫度后,白化珊瑚才能恢復。而圣誕島珊瑚的意外復蘇帶來了新希望,“因為這意味著即使在長時間熱浪中,其中一些珊瑚還是有救的。”

研究小組近日在《自然—通訊》上報道說,珊瑚復蘇的一個不尋常的特點是,最初具有熱敏感藻類寄生的腦珊瑚存活率(82%)高于具有耐熱藻類寄生(25%)的存活率。

澳大利亞墨爾本大學珊瑚遺傳學家MadeleineVan Oppen表示,這項發現令人驚訝,而且“非常有吸引力”。Baum說,在研究人員預期中,耐熱藻類更適合幫助珊瑚在熱浪中生存。但在較長的熱浪中,最初擁有熱敏感藻類對珊瑚生存更為有利。研究論文的主要作者、華盛頓大學博士后Danielle Claar說,這是因為熱敏感藻類比耐熱藻類提供給珊瑚宿主的食物要多,使珊瑚儲存更多食物和能量,從而使其在白化過程中生存下來。

事實上,水質會影響珊瑚對藻類伴侶的選擇。因為耐熱藻類通常更抗壓,所以它們可以幫助珊瑚在污染的水域中生存。圣誕島上寄養耐熱藻類的珊瑚群往往更靠近大村莊,那里的水含有過量的沉積物,以及其他類型的污染物。而在較遠處干凈水域的珊瑚則會選擇熱敏感藻類。研究小組指出珊瑚之所以會如此選擇,除了熱敏感藻類能夠為珊瑚提供更多能量儲存外,還可能因為生活在清潔水域中的珊瑚擁有更強大的免疫系統或其他因素。

Baum說,關于當地環境,例如污染和過度捕撈,是否會影響珊瑚礁在熱浪中生存的能力,一直存在一些爭議。一些研究人員認為當地環境條件并不重要。

“這篇論文清楚地表明,這一論點是錯誤的,至少對于圣誕島的這些珊瑚來說是這樣。健康的當地環境條件對珊瑚生存非常重要。”Knowlton說。

相關論文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-020-19169-y

 
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