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海洋中的绿洲
分布于南北纬约30度之间热带和亚热带浅海区的珊瑚礁是大自然最壮观、最美妙的创造物之一。
珊瑚礁的美丽在于它的色彩和多样性，这里有构成珊瑚的珊瑚虫，还有游弋、爬行和滑过它周围的各种奇异动物，这里是许许多多动植物的家园。据说在全球海洋中生息的50万种动物中，有1／4生息于珊瑚礁海域。此外，有些在远洋生活的鱼类会把珊瑚礁作为产卵和养育幼鱼的地方。
世界上规模最大、景色最美的珊瑚礁是澳大利亚的大堡礁。它北起托雷海峡，南至弗雷泽岛附近，长达2000余千米，其宽度由北部的不足2千米，向南展宽至150千米以上，由大约2900多个大小岛礁组成，总面积达20.77万平方千米。这项庞大“工程”的建造者，竞然是直径只有几毫米的腔肠动物——珊瑚虫。
属于海生无脊椎动物的珊瑚虫，在珊瑚群体表面是仅仅有几毫米的薄层，但各种造礁珊瑚和其他造礁生物不断分泌和堆积出的碳酸盐骨骼，最终形成厚度可达千米、长度可达2000千米的碳酸盐结构，这是地球表面任何其他生物都难以匹敌的。
珊瑚虫之所以能够不断大量繁殖和分泌石灰质骨骼，其秘诀在于珊瑚虫与巨大数量的单细胞植物虫黄藻互利共生：珊瑚为虫黄藻提供栖身之所；虫黄藻则利用珊瑚虫的代谢产物进行光合作用，合成有机物供珊瑚虫成长所需，进而加速有机碳循环与钙离子沉淀形成珊瑚骨骼。还有一部分有机物以黏液形式被分泌到虫黄藻体外，成为海洋中其他小生物生存所依仗的营养成分。可以说，海洋中丰富的生态系统是以珊瑚为基础而形成的。
除了提供珊瑚虫所需营养以及形成珊瑚骨骼外，虫黄藻还赋予珊瑚五彩斑斓的色彩。因为虫黄藻本身就带有各种色素，在正常水温条件下总是与珊瑚虫共生，所以就给珊瑚礁染上蓝色、红色或黄色的光。
珊瑚礁对沿海居民有重大作用，它们不仅可以抵抗风浪侵袭海岸，而且为人类提供海洋水产品、海洋新药材料。
不幸的是，近20年来人为因素所引起的热带海岸大规模开发、过度捕捞海产、水体污染以及全球气候变化等因素，使得许多珊瑚礁受到严重破坏，面临绝境。
消失的珊瑚礴
20世纪90年代以来，人们发现珊瑚礁正在经历越来越明显的大尺度变化，但是对其中原因仍然有诸多争论，特别是在全球气候变化对珊瑚礁的影响评价方面，始终未能达成共识。1994年，一个研究气候变化对珊瑚礁影响的15人专家组还发布报告称，珊瑚礁生存的主要压力来自人类活动，气候变化对它们的威胁还很遥远。
1997年中至1998年末发生了有记录的40多年来最大规模的全球性石珊瑚(及软珊瑚、砗磲、海绵等)白化(由于珊瑚失去体内的共生虫黄藻，导致珊瑚的组织呈现透明状态，显现出珊瑚白色的骨骼)和死亡事件，包括水深40米的珊瑚和生长了1000年的珊瑚的死亡(据此有人判断是千年一遇事件)，印度洋珊瑚礁损失率高达50％，浅水区和分支状珊瑚受害尤其严重。
直到此时，人们才将怀疑的目光投向了气候变化。因为1998年出现了有记录以来的全球最高气温和最强厄尔尼诺·拉尼诺现象，由此导致当年海表温度异常升高。珊瑚礁白化事件与高温出现的时间如此巧合，不得不令人思考两者之间是否存在着什么必然联系。由此，气候变化对珊瑚礁确有影响这一观，刚才逐步被研究人员接受。
如果说1998年的大规模珊瑚白化死亡事件还仅仅是一次偶然事件，甚至是千年一遇的极端事件，不那么可怕，那么近年来各海区频繁发生的珊瑚礁白化事件则为人们敲响了警钟。2005年夏季，在加勒比海珊瑚礁区又一次出现异常高温和大规模珊瑚礁白化事件，礁区有50％以上的珊瑚白化，其中一半珊瑚很快死亡。全球其他地区也出现了珊瑚礁白化事件。更为可怕的是，随着全球变暖趋势日益发展，类似于1998年和2005年的珊瑚礁白化事件的发生越来越频繁，而且白化程度也越来越严重。一系列的证据表明，全球变暖已经被公认为全球珊瑚礁未来将要面对的最大威胁。
尽管人类活动也会对珊瑚礁产生不利影响，但这种影响远远比不上气候变化对珊瑚礁的影响程度。根据全球珊瑚礁监测网络(GCRMN)2000年的统计报告，1998年的白化事件导致全球珊瑚礁损失16％(虽然部分白化的珊瑚礁在随后的时间内得到不同程度的恢复，2004年已恢复其中的40％，2008年已恢复其中的3／4)，远高于历来人类活动所致的珊瑚礁受损比例11％这一数值。
致命的温度
全球气候变化对珊瑚礁的影响包括全球性的温室气体增加导致的海水升温、海洋酸化、海平面上升以及风暴频率和强度的增加等几个方面，其中前两个因素的影响最大。这是因为造礁珊瑚属于热带生物群落，温度对它们来说是极其重要的生态因子。其生长区域的海水温度为18～29℃，最适宜温度为18～20℃，在16～17℃，珊瑚虫会停止进食，13℃为致死温度。温度过高或过低都不利于造礁珊瑚的生长或存活。
研究表明，全球变暖对珊瑚礁的影响主要表现在两方面：由于冬季低温的上升和寒潮频率减小，地处高纬度地区的造礁珊瑚生长条件得到改善，甚至出现向更高纬度方向扩展的趋势，比如我国雷州半岛西南部热带北缘华南大陆沿岸惟一的珊瑚岸礁区近10余年来出现珊瑚自然恢复过程；另一方面，由于夏季海表温度异常升高，导致共生虫黄藻逸出和珊瑚礁白化、死亡事件增多，情况加剧。珊瑚白化代表珊瑚面对海表温度异常升高等环境压力的即时反应，珊瑚白化也是珊瑚礁在全球变暖冲击下，最早表现出来的征兆。
失去共生藻的白化珊瑚将无法再从共生藻光合作用的产物获得赖以维持生命最重要的能量，因而无法生存下去。导致珊瑚白化的温度临界值是表层水温超过当地夏季最高温1℃，大致在30℃左右，低纬度海区略高，较高纬度海区略低。考虑到上个世纪人类活动导致的大气温室气体增加已经导致全球地面平均气温升高约0.6℃，热带珊瑚礁区水温上升约0.5℃，预计全球平均地表温度在1990～2100年期间增加1.4～5.8℃。即使现在停止所有温室气体排放，本世纪末全球平均地表温度几乎肯定至少还会上升1℃，珊瑚白化必然会更加频繁和严重。如果全球平均气温上升2℃以上，预计两次白化之间，珊瑚将没有足够的恢复时间，珊瑚礁将在世界许多浅海区消失。
这意味着，如果没有强有力的全球气候政策，预计本世纪束珊瑚礁会不可避免地成为因全球气候变化而消失的第一个生态系统。
全球变暖对珊瑚礁影响的严重性还在于，珊瑚及其共生藻对全球变暖的适应性遗传变化无法保持与气候变化同步。过去，有科学家认为，珊瑚虫可能存在通过改变共生藻组合(不耐热的c型变成较耐热的D型)以忍受和跟上未来海温升高 的适应性机制。
但科学家发现，受海温升高严重影响而白化和死亡的礁区的珊瑚，包含较多耐热的D型共生虫黄藻，并且在重大白化事件前后，他们也没有观测到珊瑚与虫黄藻伙伴关系的持久性变化。近20年来的观测记录表明，珊瑚热压力临界值相对稳定，并没有随气温升高而向上移动。退一步说，即使这种适应性确实存在，其遗传变化的速度也依然赶不上白化事件的发生频率。
变酸的环境
全球气候变化对珊瑚礁的影响还通过海洋酸化体现出来。所谓海洋酸化，即全球大气C02浓度增加导致表层海水酸化(更准确地说，是海洋的微碱状态减弱)和海洋碳酸盐系统改变。这一过程会严重影响珊瑚礁等海洋钙质生物的钙化过程。现在表层海水全球平均酸碱度(pH)已经比工业革命前降低了0.1单位，预计在未来40～50年内表层海洋的C02水平将达到工业化前水平的两倍(560ppm)，海水pH将再降低0.2单位。表层海水中CO：浓度和氢离子浓度的增加，将导致海水溶解的碳酸氢盐增加和碳酸盐减少。
海水中溶解的CO：和碳酸氢盐能够用于光合作用，有利于海草和一些海洋藻。然而，碳酸盐离子浓度减少会降低许多造礁生物形成碳酸钙骨骼的能力。科学家预测，几乎所有热带和冷水珊瑚的钙化率到2050年都会降低20％～50％。极端_条件下某些种珊瑚将完全丧失骨骼，它们不能建礁或为珊瑚礁提供服务。有证据显示，目前珊瑚的生长率已经比工业革命前降低15％，原因可能与海洋酸化、海洋升温或其他因素有关。
钙化率降低会导致珊瑚生长减缓，珊瑚骨骼形成速度变慢，削弱其抵抗侵蚀、风暴破坏和敌害侵害的能力。最终珊瑚礁将由净建造转变为净失去，通过礁体建造“跟上”预期的海平面上升的生物地貌功能也因此而削弱或失去。
美国海洋与大气局(NOAA)的卫星监测揭示，热带海洋近10年正以更快的速率变暖，预计仅仅剩下8～10年时间扭转潮流，因为大气CO，达到450ppm，海水将变得更酸，挽救珊瑚礁的努力也会变得非常困难。
目前，人们对气候变化所致珊瑚礁的变化方面仍有许多不清楚的地方，比如，研究人员发现一些珊瑚礁生物突然消失，如荷属安第列斯群岛一种五彩缤纷的棘皮动物海百合、佛罗里迭角的棘皮动物海蛇尾、西澳大利亚珊瑚礁的海蛇等不见了。人们怀疑这些动物相当于矿工在井下检测瓦斯的金丝雀或陆地的青蛙，它们可能具有预示气候变化导致更多物种灭绝来临的警示意义。
保护珊瑚礁的竞赛
20世纪90年代以来，为保护珊瑚礁，防止其成为地球上第一个消失的生态系统，各国及相关地区和国际组织都开展了一系列的保护行动。1998年6月11日，美国总统克林顿发布13089号总统令“保护珊瑚礁”。美国计划到2010年珊瑚礁完全保护区面积达到保护区面积的20％。澳大利亚把大堡礁保护区内的完全保护区面积从1981年的5％扩大到33％……
2008年7月，在美国佛罗里达第11届国际珊瑚礁研讨会上，与会的3500名科学家和管理者提出，要想限制气候变化对珊瑚礁的不良影响，各国必须采取协调一致的行动，减少温室气体的排放，避免大气C02浓度超过450～500ppm；降低水质退化、有害捕捞和生境破坏等人类活动的影响，努力增加和维持珊瑚礁的弹性，增强珊瑚礁持续存活于气候变化压力之下的能力，以便为珊瑚礁应对气候变化赢得重要的恢复时间；同时，增加研究力度和资金投入，如严重白化事件期间对宝贵的珊瑚礁区进行冷却和荫蔽保护。
1989年，就有科学家指出，珊瑚礁等热带浅海生态系统的未来“取决于两种速度之间竞赛的结果：一是热带浅海生态系统不断加速衰退和消失的速度，另一个是人们发展生态学和社会学上完美的海岸带管理模式和关于生物保护价值的有效的公众教育的速度”。
20年过去了，竞赛仍在继续。 (文章代码：101216)
(本文配图见封二封三)
[责任编辑]赵菲
分布于南北纬约30度之间热带和亚热带浅海区的珊瑚礁是大自然最壮观、最美妙的创造物之一。
珊瑚礁的美丽在于它的色彩和多样性，这里有构成珊瑚的珊瑚虫，还有游弋、爬行和滑过它周围的各种奇异动物，这里是许许多多动植物的家园。据说在全球海洋中生息的50万种动物中，有1／4生息于珊瑚礁海域。此外，有些在远洋生活的鱼类会把珊瑚礁作为产卵和养育幼鱼的地方。
世界上规模最大、景色最美的珊瑚礁是澳大利亚的大堡礁。它北起托雷海峡，南至弗雷泽岛附近，长达2000余千米，其宽度由北部的不足2千米，向南展宽至150千米以上，由大约2900多个大小岛礁组成，总面积达20.77万平方千米。这项庞大“工程”的建造者，竞然是直径只有几毫米的腔肠动物——珊瑚虫。
属于海生无脊椎动物的珊瑚虫，在珊瑚群体表面是仅仅有几毫米的薄层，但各种造礁珊瑚和其他造礁生物不断分泌和堆积出的碳酸盐骨骼，最终形成厚度可达千米、长度可达2000千米的碳酸盐结构，这是地球表面任何其他生物都难以匹敌的。
珊瑚虫之所以能够不断大量繁殖和分泌石灰质骨骼，其秘诀在于珊瑚虫与巨大数量的单细胞植物虫黄藻互利共生：珊瑚为虫黄藻提供栖身之所；虫黄藻则利用珊瑚虫的代谢产物进行光合作用，合成有机物供珊瑚虫成长所需，进而加速有机碳循环与钙离子沉淀形成珊瑚骨骼。还有一部分有机物以黏液形式被分泌到虫黄藻体外，成为海洋中其他小生物生存所依仗的营养成分。可以说，海洋中丰富的生态系统是以珊瑚为基础而形成的。
除了提供珊瑚虫所需营养以及形成珊瑚骨骼外，虫黄藻还赋予珊瑚五彩斑斓的色彩。因为虫黄藻本身就带有各种色素，在正常水温条件下总是与珊瑚虫共生，所以就给珊瑚礁染上蓝色、红色或黄色的光。
珊瑚礁对沿海居民有重大作用，它们不仅可以抵抗风浪侵袭海岸，而且为人类提供海洋水产品、海洋新药材料。
不幸的是，近20年来人为因素所引起的热带海岸大规模开发、过度捕捞海产、水体污染以及全球气候变化等因素，使得许多珊瑚礁受到严重破坏，面临绝境。
消失的珊瑚礴
20世纪90年代以来，人们发现珊瑚礁正在经历越来越明显的大尺度变化，但是对其中原因仍然有诸多争论，特别是在全球气候变化对珊瑚礁的影响评价方面，始终未能达成共识。1994年，一个研究气候变化对珊瑚礁影响的15人专家组还发布报告称，珊瑚礁生存的主要压力来自人类活动，气候变化对它们的威胁还很遥远。
1997年中至1998年末发生了有记录的40多年来最大规模的全球性石珊瑚(及软珊瑚、砗磲、海绵等)白化(由于珊瑚失去体内的共生虫黄藻，导致珊瑚的组织呈现透明状态，显现出珊瑚白色的骨骼)和死亡事件，包括水深40米的珊瑚和生长了1000年的珊瑚的死亡(据此有人判断是千年一遇事件)，印度洋珊瑚礁损失率高达50％，浅水区和分支状珊瑚受害尤其严重。
直到此时，人们才将怀疑的目光投向了气候变化。因为1998年出现了有记录以来的全球最高气温和最强厄尔尼诺·拉尼诺现象，由此导致当年海表温度异常升高。珊瑚礁白化事件与高温出现的时间如此巧合，不得不令人思考两者之间是否存在着什么必然联系。由此，气候变化对珊瑚礁确有影响这一观，刚才逐步被研究人员接受。
如果说1998年的大规模珊瑚白化死亡事件还仅仅是一次偶然事件，甚至是千年一遇的极端事件，不那么可怕，那么近年来各海区频繁发生的珊瑚礁白化事件则为人们敲响了警钟。2005年夏季，在加勒比海珊瑚礁区又一次出现异常高温和大规模珊瑚礁白化事件，礁区有50％以上的珊瑚白化，其中一半珊瑚很快死亡。全球其他地区也出现了珊瑚礁白化事件。更为可怕的是，随着全球变暖趋势日益发展，类似于1998年和2005年的珊瑚礁白化事件的发生越来越频繁，而且白化程度也越来越严重。一系列的证据表明，全球变暖已经被公认为全球珊瑚礁未来将要面对的最大威胁。
尽管人类活动也会对珊瑚礁产生不利影响，但这种影响远远比不上气候变化对珊瑚礁的影响程度。根据全球珊瑚礁监测网络(GCRMN)2000年的统计报告，1998年的白化事件导致全球珊瑚礁损失16％(虽然部分白化的珊瑚礁在随后的时间内得到不同程度的恢复，2004年已恢复其中的40％，2008年已恢复其中的3／4)，远高于历来人类活动所致的珊瑚礁受损比例11％这一数值。
致命的温度
全球气候变化对珊瑚礁的影响包括全球性的温室气体增加导致的海水升温、海洋酸化、海平面上升以及风暴频率和强度的增加等几个方面，其中前两个因素的影响最大。这是因为造礁珊瑚属于热带生物群落，温度对它们来说是极其重要的生态因子。其生长区域的海水温度为18～29℃，最适宜温度为18～20℃，在16～17℃，珊瑚虫会停止进食，13℃为致死温度。温度过高或过低都不利于造礁珊瑚的生长或存活。
研究表明，全球变暖对珊瑚礁的影响主要表现在两方面：由于冬季低温的上升和寒潮频率减小，地处高纬度地区的造礁珊瑚生长条件得到改善，甚至出现向更高纬度方向扩展的趋势，比如我国雷州半岛西南部热带北缘华南大陆沿岸惟一的珊瑚岸礁区近10余年来出现珊瑚自然恢复过程；另一方面，由于夏季海表温度异常升高，导致共生虫黄藻逸出和珊瑚礁白化、死亡事件增多，情况加剧。珊瑚白化代表珊瑚面对海表温度异常升高等环境压力的即时反应，珊瑚白化也是珊瑚礁在全球变暖冲击下，最早表现出来的征兆。
失去共生藻的白化珊瑚将无法再从共生藻光合作用的产物获得赖以维持生命最重要的能量，因而无法生存下去。导致珊瑚白化的温度临界值是表层水温超过当地夏季最高温1℃，大致在30℃左右，低纬度海区略高，较高纬度海区略低。考虑到上个世纪人类活动导致的大气温室气体增加已经导致全球地面平均气温升高约0.6℃，热带珊瑚礁区水温上升约0.5℃，预计全球平均地表温度在1990～2100年期间增加1.4～5.8℃。即使现在停止所有温室气体排放，本世纪末全球平均地表温度几乎肯定至少还会上升1℃，珊瑚白化必然会更加频繁和严重。如果全球平均气温上升2℃以上，预计两次白化之间，珊瑚将没有足够的恢复时间，珊瑚礁将在世界许多浅海区消失。
这意味着，如果没有强有力的全球气候政策，预计本世纪束珊瑚礁会不可避免地成为因全球气候变化而消失的第一个生态系统。
全球变暖对珊瑚礁影响的严重性还在于，珊瑚及其共生藻对全球变暖的适应性遗传变化无法保持与气候变化同步。过去，有科学家认为，珊瑚虫可能存在通过改变共生藻组合(不耐热的c型变成较耐热的D型)以忍受和跟上未来海温升高 的适应性机制。
但科学家发现，受海温升高严重影响而白化和死亡的礁区的珊瑚，包含较多耐热的D型共生虫黄藻，并且在重大白化事件前后，他们也没有观测到珊瑚与虫黄藻伙伴关系的持久性变化。近20年来的观测记录表明，珊瑚热压力临界值相对稳定，并没有随气温升高而向上移动。退一步说，即使这种适应性确实存在，其遗传变化的速度也依然赶不上白化事件的发生频率。
变酸的环境
全球气候变化对珊瑚礁的影响还通过海洋酸化体现出来。所谓海洋酸化，即全球大气C02浓度增加导致表层海水酸化(更准确地说，是海洋的微碱状态减弱)和海洋碳酸盐系统改变。这一过程会严重影响珊瑚礁等海洋钙质生物的钙化过程。现在表层海水全球平均酸碱度(pH)已经比工业革命前降低了0.1单位，预计在未来40～50年内表层海洋的C02水平将达到工业化前水平的两倍(560ppm)，海水pH将再降低0.2单位。表层海水中CO：浓度和氢离子浓度的增加，将导致海水溶解的碳酸氢盐增加和碳酸盐减少。
海水中溶解的CO：和碳酸氢盐能够用于光合作用，有利于海草和一些海洋藻。然而，碳酸盐离子浓度减少会降低许多造礁生物形成碳酸钙骨骼的能力。科学家预测，几乎所有热带和冷水珊瑚的钙化率到2050年都会降低20％～50％。极端_条件下某些种珊瑚将完全丧失骨骼，它们不能建礁或为珊瑚礁提供服务。有证据显示，目前珊瑚的生长率已经比工业革命前降低15％，原因可能与海洋酸化、海洋升温或其他因素有关。
钙化率降低会导致珊瑚生长减缓，珊瑚骨骼形成速度变慢，削弱其抵抗侵蚀、风暴破坏和敌害侵害的能力。最终珊瑚礁将由净建造转变为净失去，通过礁体建造“跟上”预期的海平面上升的生物地貌功能也因此而削弱或失去。
美国海洋与大气局(NOAA)的卫星监测揭示，热带海洋近10年正以更快的速率变暖，预计仅仅剩下8～10年时间扭转潮流，因为大气CO，达到450ppm，海水将变得更酸，挽救珊瑚礁的努力也会变得非常困难。
目前，人们对气候变化所致珊瑚礁的变化方面仍有许多不清楚的地方，比如，研究人员发现一些珊瑚礁生物突然消失，如荷属安第列斯群岛一种五彩缤纷的棘皮动物海百合、佛罗里迭角的棘皮动物海蛇尾、西澳大利亚珊瑚礁的海蛇等不见了。人们怀疑这些动物相当于矿工在井下检测瓦斯的金丝雀或陆地的青蛙，它们可能具有预示气候变化导致更多物种灭绝来临的警示意义。
保护珊瑚礁的竞赛
20世纪90年代以来，为保护珊瑚礁，防止其成为地球上第一个消失的生态系统，各国及相关地区和国际组织都开展了一系列的保护行动。1998年6月11日，美国总统克林顿发布13089号总统令“保护珊瑚礁”。美国计划到2010年珊瑚礁完全保护区面积达到保护区面积的20％。澳大利亚把大堡礁保护区内的完全保护区面积从1981年的5％扩大到33％……
2008年7月，在美国佛罗里达第11届国际珊瑚礁研讨会上，与会的3500名科学家和管理者提出，要想限制气候变化对珊瑚礁的不良影响，各国必须采取协调一致的行动，减少温室气体的排放，避免大气C02浓度超过450～500ppm；降低水质退化、有害捕捞和生境破坏等人类活动的影响，努力增加和维持珊瑚礁的弹性，增强珊瑚礁持续存活于气候变化压力之下的能力，以便为珊瑚礁应对气候变化赢得重要的恢复时间；同时，增加研究力度和资金投入，如严重白化事件期间对宝贵的珊瑚礁区进行冷却和荫蔽保护。
1989年，就有科学家指出，珊瑚礁等热带浅海生态系统的未来“取决于两种速度之间竞赛的结果：一是热带浅海生态系统不断加速衰退和消失的速度，另一个是人们发展生态学和社会学上完美的海岸带管理模式和关于生物保护价值的有效的公众教育的速度”。
20年过去了，竞赛仍在继续。 (文章代码：101216)
(本文配图见封二封三)
[责任编辑]赵菲