挽救海里的珊瑚，要在天上做文章

陳瑜

2020年的一項(xiàng)綜合調(diào)查結(jié)果顯示，澳大利亞大堡礁遭遇了5年內(nèi)第3次大規(guī)模白化事件，此次白化事件也是該珊瑚礁北部、中部和南部首次同時(shí)遭遇重創(chuàng)。為了與大規(guī)模白化作斗爭(zhēng)，澳大利亞的科學(xué)家首次進(jìn)行了一項(xiàng)云彩增亮試驗(yàn)，希望通過(guò)這種方式，看看反射部分太陽(yáng)輻射（光）是否有助于減輕海洋變暖對(duì)珊瑚造成的損害。

云彩增亮技術(shù)是什么原理？它是如何對(duì)珊瑚實(shí)施保護(hù)的？這項(xiàng)技術(shù)操作起來(lái)有什么難度，會(huì)不會(huì)造成環(huán)境污染？

多種因素對(duì)珊瑚生存造成威脅

珊瑚礁被稱為海洋中的“熱帶雨林”，是地球上生物多樣性最豐富的生態(tài)系統(tǒng)之一。許多珊瑚個(gè)體色彩絢麗，不遜色于陸地上的各種鮮花。五彩斑斕的珊瑚為什么會(huì)有顏色，又為什么會(huì)出現(xiàn)白化現(xiàn)象呢？

這與珊瑚蟲(chóng)和寄生在珊瑚蟲(chóng)身上的一種藻類有關(guān)。珊瑚蟲(chóng)會(huì)分泌一種石灰質(zhì)骨骼，這些外骨骼構(gòu)成了我們所看到的珊瑚。而骨骼上分布的無(wú)數(shù)小孔，就是珊瑚蟲(chóng)安身立命的“家園”。珊瑚蟲(chóng)不斷繁殖，外骨骼越來(lái)越大，珊瑚越來(lái)越多，逐漸就形成了珊瑚礁。

中國(guó)科學(xué)院海洋研究所海洋生物分類與系統(tǒng)演化實(shí)驗(yàn)室研究員李新正介紹，正常狀態(tài)下，珊瑚蟲(chóng)本身是透明的，而珊瑚之所以會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色，正是因?yàn)榧纳谏汉飨x(chóng)皮層中的一種藻類——蟲(chóng)黃藻有不同的顏色。

蟲(chóng)黃藻自身攜帶有各種色素，不僅能讓珊瑚變得漂亮，還可以通過(guò)光合作用制造出它們自身及珊瑚蟲(chóng)生存所需要的養(yǎng)料。

導(dǎo)致珊瑚白化的原因有很多，其中最重要的一個(gè)因素是全球氣候變暖。

隨著全球氣候變暖，海水中的二氧化碳含量提高，海洋溫度也不斷升高，海水酸化加劇。這一系列變化致使珊瑚生長(zhǎng)所依賴的蟲(chóng)黃藻離開(kāi)，藻類數(shù)量減少，繼而珊瑚出現(xiàn)白化現(xiàn)象，珊瑚蟲(chóng)也會(huì)因缺乏養(yǎng)料死亡。而當(dāng)珊瑚白化持續(xù)發(fā)生、大量珊瑚蟲(chóng)死亡時(shí)，仰賴珊瑚礁作為生存場(chǎng)所的無(wú)脊椎動(dòng)物、魚類等生物就會(huì)離開(kāi)或者死亡，珊瑚礁的整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)就會(huì)受到極大的損害。同時(shí)，酸化的海水不但會(huì)對(duì)珊瑚蟲(chóng)的碳酸鈣骨骼造成腐蝕，也讓其碳酸鈣骨骼合成更加困難。

李新正說(shuō)，生物侵害也會(huì)對(duì)珊瑚的生存造成威脅，而且這不光發(fā)生在大堡礁，在我國(guó)南海的西沙群島、南沙群島等珊瑚礁環(huán)境同樣存在。

渾身長(zhǎng)刺的長(zhǎng)棘海星是珊瑚的主要天敵，珊瑚蟲(chóng)是它最喜愛(ài)的食物。它有十幾個(gè)觸角，能夠像魔爪一樣抓在珊瑚表面，吸食珊瑚蟲(chóng)和其他能抓住的小動(dòng)物，哪怕小的貝類也不放過(guò)。長(zhǎng)棘海星所到之處，猶如戰(zhàn)車碾過(guò)，只留下一片珊瑚白骨。

李新正回憶了201 9年在西沙群島珊瑚礁潛水考察的科研經(jīng)歷?！皾摰?0-30米的時(shí)候，能看到成群成片的長(zhǎng)棘海星在珊瑚上取食的景象，確實(shí)很可怕?！彼f(shuō)。

除了海洋生物以外，人類活動(dòng)對(duì)珊瑚的破壞也不容忽視。比如，珊瑚礁附近過(guò)往船只排出的油污、廢棄的漁網(wǎng)等人為產(chǎn)生的垃圾、海洋工程施工形成的懸浮泥沙等，都會(huì)把珊瑚蟲(chóng)安身的小孔堵上，導(dǎo)致珊瑚蟲(chóng)死亡。

云彩“遮陽(yáng)”效果還未可知

為應(yīng)對(duì)大堡礁反復(fù)出現(xiàn)的珊瑚嚴(yán)重白化事件，一些創(chuàng)造性的想法正在涌現(xiàn)。最近，澳大利亞的科研人員正在嘗試云彩增亮技術(shù)。

由悉尼海洋科學(xué)研究所和南十字星大學(xué)的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，帶著人工增雨的原型渦輪機(jī)，來(lái)到大堡礁的水域，進(jìn)行了一些小規(guī)模測(cè)試。

中國(guó)氣象科學(xué)研究院災(zāi)害天氣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員、博士生導(dǎo)師郭建平介紹，云彩增亮其實(shí)就是云播撒技術(shù)，與人工增雨技術(shù)類似，就是根據(jù)云的情況（高度、厚度、范圍、凝結(jié)核濃度、云水含量等），分別向云體播撒制冷劑、人工冰核以及吸濕核等，以改變?cè)频蔚拇笮?、分布和濃度等特性?/p>

空氣是會(huì)垂直上升運(yùn)動(dòng)的，隨著空氣的上升，地面的水汽被夾帶著一起上升，在這個(gè)過(guò)程中，水汽是否成云，與供水汽凝結(jié)的凝結(jié)核多少有很大關(guān)系。即便水汽含量特別大，若沒(méi)有或僅有少量的凝結(jié)核，水汽也不會(huì)充分凝結(jié)增長(zhǎng)，很難形成云。

郭建平說(shuō)，保護(hù)大堡礁的云彩增亮技術(shù)是就地取材，通過(guò)向大氣中播撒海水，海水通過(guò)蒸發(fā)進(jìn)而導(dǎo)致納米級(jí)的超細(xì)海鹽氣溶膠顆粒殘留在大氣中，這些顆粒理論上可成為理想的凝結(jié)核，可以顯著凝結(jié)水汽成云，增強(qiáng)云的反照率（亮度）。不過(guò)，這種保護(hù)方式目前還無(wú)法大規(guī)模推廣，因?yàn)樵撇ト黾夹g(shù)還處在試驗(yàn)研究階段，并且實(shí)施人工干預(yù)作業(yè)嚴(yán)重依賴氣象條件。

“撒播催化劑的種類、時(shí)機(jī)、方法等還需要進(jìn)一步的研究。此外，人工播撒和催化的定量影響還不清楚，且其經(jīng)濟(jì)成本高昂、生態(tài)環(huán)境代價(jià)較大?！惫ㄆ秸f(shuō)。

中科院大氣物理研究所研究員劉驥平認(rèn)為，珊瑚的生存環(huán)境不僅與溫度有關(guān)，還與鹽度、紫外線有關(guān)。對(duì)珊瑚生活的區(qū)域采取云彩增亮措施后，降雨必然會(huì)隨之增多，而大量降水會(huì)導(dǎo)致海水鹽度降低，這也會(huì)讓寄生的藻類從珊瑚蟲(chóng)身體里“跑”出去。此外，云播撒技術(shù)應(yīng)用的某些催化劑也可能會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。

拯救珊瑚還有很多待解難題

除了云彩增亮技術(shù)以外，為了拯救珊瑚，科學(xué)家還想了其他辦法，包括使用水下機(jī)器人在珊瑚礁周圍種植更多的幼體珊瑚、在珊瑚礁上鋪保護(hù)膜等。

例如，國(guó)外的科研人員在珊瑚蟲(chóng)產(chǎn)卵期間收集了很多珊瑚蟲(chóng)卯，并將它們培養(yǎng)成珊瑚幼體，然后利用昆士蘭科技大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的一種水下機(jī)器人，通過(guò)智能定位，將這些珊瑚幼體分配到珊瑚礁的指定區(qū)域內(nèi)。

大堡礁基金會(huì)的科學(xué)家還曾經(jīng)嘗試開(kāi)發(fā)可以保護(hù)珊瑚免受白化的環(huán)保薄膜，試圖將其覆蓋在海洋表面，從而降低照射珊瑚礁的陽(yáng)光強(qiáng)度。

在劉驥平看來(lái)，這些技術(shù)還不如云彩增亮技術(shù)現(xiàn)實(shí)， “水下機(jī)器人能布放的范圍很小，并且遠(yuǎn)程操作起來(lái)很不方便，在海洋表面布膜更難控制，成本更大。從目前來(lái)看，不管哪種手段都不可能大規(guī)模推廣，也不能從根本上解決珊瑚白化問(wèn)題?！?/p>

如果珊瑚繼續(xù)這樣白化下去，會(huì)不會(huì)有一天它們就滅絕了？一份由聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)草擬的報(bào)告提到，大堡礁的珊瑚白化現(xiàn)象以后每年都會(huì)發(fā)生，并預(yù)計(jì)到2030年，大堡礁珊瑚會(huì)瀕臨滅絕。與此同時(shí)，科學(xué)家也在印度洋發(fā)現(xiàn)珊瑚大面積白化現(xiàn)象。

有科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，蟲(chóng)黃藻具有改變基因類型來(lái)適應(yīng)環(huán)境變化這一特征?？茖W(xué)家據(jù)此推斷，珊瑚礁對(duì)氣候變暖有潛在適應(yīng)能力和恢復(fù)機(jī)制。因此，珊瑚礁不會(huì)因?yàn)槿蜃兣罱K消失。但劉驥平的態(tài)度比較悲觀：從珊瑚白化事件頻發(fā)和海水酸化不斷加劇的情況來(lái)看，短期內(nèi)珊瑚礁很難形成自我恢復(fù)機(jī)制。

可以肯定的是，圍繞珊瑚礁的白化，還有很多亟待解決的問(wèn)題。在李新正看來(lái)，破壞珊瑚的長(zhǎng)棘海星的暴發(fā)，很可能與厄爾尼諾現(xiàn)象有一定關(guān)聯(lián)，但如何關(guān)聯(lián)尚不清楚，還有待進(jìn)一步研究。

郭建平則提出，希望學(xué)界能增加大氣環(huán)境、大洋環(huán)流等方面的研究，從更大視野研究大堡礁的珊瑚白化現(xiàn)象。 文章來(lái)源：《科技日?qǐng)?bào)》

（責(zé)任編輯：吳宇）