超级厄尔尼诺加剧珊瑚白化,声学诱导与微生物技术成新希望

超级厄尔尼诺加剧全球珊瑚白化危机。伍兹霍尔海洋研究所尝试利用水下扬声器播放健康礁石声音,吸引幼虫定居,并配合微生物接种技术修复受损珊瑚礁。

超级厄尔尼诺加剧珊瑚白化,声学诱导与微生物技术成为新希望

菲律宾的珊瑚礁仍在从上一次厄尔尼诺现象中恢复。信用:亚历克斯子/自然图片图书馆

2024年硬珊瑚覆盖率降8.9%

当前正值加勒比海珊瑚繁殖高峰期,马萨诸州伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)的研究人员正在尝试一种新颖的修复策略:利用水下扬声器播放健康珊瑚礁的声音,以吸引漂浮的珊瑚幼虫在受损礁石上定居。

WHOI 海洋生物声学家、该项目负责人 Aran Mooney 指出:“健康的珊瑚礁自然会在任何地方发出声音。”除了声学手段,研究团队还采取了其他紧急措施,包括将浅水区珊瑚迁移至更深、更冷的水域,以及使用保护性微生物接种珊瑚。

气候压力下的生存危机

全球珊瑚正面临严峻挑战。受人类活动导致的气候变化及太平洋极强厄尔尼诺现象影响,海水温度升高引发珊瑚白化——即珊瑚驱逐其赖以生存的共生藻类,最终导致死亡。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)珊瑚礁观察数据显示,截至8月底,佛罗里达州、巴拿马太平洋海岸及基里巴斯太平洋中部均观察到珊瑚白化现象。目前,全球大部分海域水温已处于使珊瑚面临白化和热死风险的水平。预计随着2027年厄尔尼诺现象达到峰值,气温将进一步上升,加剧这一风险。

尽管珊瑚礁具备从白化中恢复的能力,但频繁的压力事件削弱了这种韧性。WHOI 珊瑚恢复小组的海洋地球化学家艾米·阿普里尔(Amy April)比喻道:“这就像患有 COVID,同时又患上流感,同时又因为工作而感到压力。”她警告称,累积的压力可能使今年及2027年的高温对珊瑚造成的损害超过以往事件。

英国德比大学珊瑚生物学家迈克尔·斯威特(Michael Sweet)表示,尽管前景令人沮丧,但研究人员仍坚持“战斗到最后一口气”,试图改善现状。

数据揭示的衰退趋势

21世纪以来,受全球变暖驱动并因厄尔尼诺现象加剧的海水高温,自1998年起已四次引发全球范围内的珊瑚白化。根据数百名科学家于8月2日发布的《世界珊瑚礁状况:2025年》报告,2020年至2024年间硬珊瑚覆盖率比1980年至2009年间低9.5%。其中,2024年创纪录的高温期间,全球几乎所有珊瑚礁出现白化,硬珊瑚覆盖率较2023年下降8.9%,创下迄今最大单年降幅。

欧盟委员会联合研究中心生态学家乔瓦尼·斯特罗纳(Giovanni Strona)指出,即使基于乐观的未来海洋温度预测,未来10年内仍预计会发生大规模白化。他共同撰写的2025年研究认为,除非大幅增加资金或取得重大技术进步,否则问题的规模已大到难以阻止恢复工作的显著下降。许多预测显示,到本世纪末,全球珊瑚礁将几乎完全消失。

澳大利亚海洋科学研究所(AIMS)珊瑚研究员、报告合著者曼努埃尔·冈萨雷斯-里维罗(Manuel González-Rivero)强调,保护首要任务仍是减少温室气体排放,并防止过度捕捞和污染等局部压力。气候模型表明,若能将全球变暖限制在工业化前水平的1.5°C以内,部分珊瑚礁可免于重复白化;否则,几乎所有珊瑚礁都将定期遭受严重漂白并最终死亡。

声学技术与微生物干预

尽管形势严峻,科学家们认为仍有挽救空间。报告指出,珊瑚礁尚未越过不可逆转的地步。随着全球气温升高,珊瑚的自然恢复能力面临更大挑战,因此开发新技术变得至关重要。

Aran Mooney 的研究源于一个意外发现:长度不到一毫米的无脊椎动物——珊瑚幼虫,对声音具有敏感性。早在2012年,Mooney 及其同事在美国维尔京群岛附近对比健康和退化珊瑚礁的声音场景时发现,鱼类会被充满活力的珊瑚礁声音吸引,而此前已知鱼类对声音敏感。这一发现促使他们推测其他无脊椎动物也可能利用声信号评估珊瑚礁状态。

实验证实,当暴露在健康珊瑚礁的环境声音中时,珊瑚幼虫会更频繁地选择定居。2022年,研究团队进一步测试了这一机制的应用潜力。他们将星状珊瑚(Porites astreoides)的幼虫放入特殊容器中,并通过水下扬声器播放健康珊瑚礁录音。结果显示,暴露于健康珊瑚礁录音中的幼虫平均定居率几乎是未经声音处理幼虫的两倍。“这实际上是有效的,”Mooney 说道。

除声学手段外,其他相对低科技的方法也在改进中。例如,长期存在的珊瑚园养殖项目正在优化,以提高珊瑚对热量和酸度的耐受性。此外,研究人员还在探索使用微生物制剂和微量营养剂治疗珊瑚,以增强其抗逆能力。然而,扩大这些技术的规模以及缺乏资金仍是持续面临的难题。

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