 《三思科学》电子杂志
2004年第1期
2004年1月15日
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[韩雪涛]数学悖论与三次数学危机
[九歌]鸟类漫话——攀禽(三)
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[陶世龙]走出认识地球的误区(四)
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珊瑚帝国兴衰史
 柯南
首发于南方周末 2003-10-09
在阴暗冰冷的海底世界中，珊瑚礁毫无疑问更像一片仙境：五颜六色的海洋动物游弋于奇形怪状的珊瑚丛中，这里是海洋中最复杂的生态系统之一。然而近年来科学家的研究表明，珊瑚礁正在面临着巨大的危机——不仅仅是在某些地区，而是遍布全球各个角落的的珊瑚礁。而且，这个麻烦从数千年之前就已经开始了。
致命的“二手烟”
珊瑚礁不仅仅是美丽的自然风景，它是印度尼西亚这个千岛之国财富的来源。每年都有大量的游客来到印度尼西亚，戴上潜水面具潜入海底，欣赏美丽的珊瑚礁。以珊瑚礁为基础的海洋生态系统还养育了多种可供食用的鱼类。从旅游到渔业，每年印度尼西亚可以从珊瑚上获得超过40亿美元的收入。
然而，1997年12月，印度尼西亚明打威群岛（在苏门答腊岛以西）附近绵延数百公里的珊瑚礁突然大面积死亡了。为什么会出现这样一种令人措手不及的灾难？1999年，澳大利亚国立大学的一个研究小组着手对这一惨剧进行调查。不过，调查珊瑚礁的死因只是这个研究小组工作的一部分，他们试图通过研究经历了成千上万年沉积而形成的珊瑚礁，重建印度洋过去数千年来气候变化的历史。
“这是一次非常严重的事件，（灾难发生之后）已经过去6年了，珊瑚礁仍然没有恢复，”研究小组的成员之一艾布拉姆（Nerilie Abram）说。迅速杀死珊瑚礁的直接凶手可能是赤潮。当赤潮发生时，整个海面被大量红色的海藻覆盖。这是一种灾难：有毒的藻类会疯狂的繁殖，消耗掉本应属于海洋中其他动植物的氧气。包括珊瑚礁在内的生物都有可能因赤潮而窒息死亡。事实也是如此，当年明打威群岛附近的海域确实发生了赤潮。
赤潮：疯狂生长的海藻 | |
是什么造成了赤潮呢？一个可能的嫌疑犯是1997年明打威群岛附近区域性的上升洋流，这种洋流会把海洋深层的营养物质带到海洋表层，从而为赤潮的发生提供物质基础。上升流确实可能导致赤潮。然而这个研究小组在钻取了珊瑚礁的样本，发现在过去的7000年中，曾经发生过更大规模的上升流，却没有出现相应的珊瑚礁大规模死亡。这表明上升流可能并非产生赤潮的原因。
于是他们把目光投向了1997年印度尼西亚发生的另外一场自然灾难：热带雨林的大火。1997年的下半年，苏门答腊岛和加利曼丹岛发生了一场规模空前的森林火灾。火灾的起因可能是当地的林场放火烧荒。这场持续了几个月、绵延上百万公顷的大火释放出的烟尘让整个东南亚地区都受到了影响。
城门失火，殃及池鱼。这场大火不仅释放出了大量的二氧化碳（发表在去年《自然》杂志上的一项估计表明，这场大火产生的二氧化碳相当于当年人类活动制造的二氧化碳总量的1/5左右），还释放出了藻类喜爱的美味——大约1.1万吨铁以及其他营养物质。
1997印尼森林大火是一场巨大的生态灾难 | |
“大火把植物体内和土壤中的营养物质以烟尘的形式释放到了大气中，当这些尘埃落定时，它们会把周围的环境变得营养丰富，” 艾布拉姆告诉笔者，“我们的研究发现，来自热带地区火灾产生的营养物质能够产生足以杀死全部数百公里范围内珊瑚礁和鱼类的赤潮。”这个研究小组的论文发表在8月15日《科学》杂志上，“这个研究第一次表明营养物质能够对海洋产生影响并导致珊瑚礁和其他沿海海洋生态系统的严重问题。”
更加危险的是，印度尼西亚的珊瑚礁在未来可能继续遭到森林火灾“二手烟”的毒害。“来自赤潮的威胁可能加大，”艾布拉姆担忧地说，“这是由于全球变暖和不断增长的人口对森林的压力会导致森林火灾的增加。将来的火灾可能再次伤害到珊瑚礁，事实上这种情况非常可能发生。另外必须指出，这种（森林火灾形成的）威胁不仅仅会伤害珊瑚礁，也会伤害任何沿海的生态系统。”
比热带雨林消失得更快
明打威群岛附近的珊瑚礁并不是唯一面临致命威胁的群体。“对于珊瑚礁已经有了很多研究，很多科学家直觉上知道珊瑚礁的状态很糟糕，”英国东英吉利大学的加德纳（Toby Gardner）在一封电子邮件里对笔者说。然而“根据专家的意见、遥感信息和少数当地（珊瑚礁）退化的详尽研究，直到最近我们仅仅得出了关于世界上珊瑚礁状态的不完整的图景。”
在同一期的《科学》杂志上，加德纳和他在英吉利大学的同事发表了一篇关于加勒比海地区珊瑚礁衰退趋势的论文。“通过把过去25年间所有监测数据拼合在一起，我们审视了遍及加勒比海地区65个独立的研究计划中的263处地点。”结果，他们发现，在过去的30年中，尽管珊瑚礁并未消失，珊瑚礁上活珊瑚的覆盖率从大约50%下降到了10%。例如牙买加珊瑚礁上活的珊瑚自从1977年以来几乎已经消失殆尽。
珊瑚的坟场 | |
加德纳发现，加勒比海地区的珊瑚礁正在以大致相同的速率衰退。 “珊瑚礁衰退的速率大约相当于任何地区热带雨林最大衰退速率的两倍。”
对于加勒比海地区珊瑚礁为什么如此迅速的衰退，科学家仍然没有一个完全明确的答案。但是，珊瑚礁的衰退很可能与人类活动有关，例如过度捕鱼、工农业和生活的废水流入海中都可能导致藻类植物的急剧增长——结果造成了和1997年明打威群岛的珊瑚礁一样的遭遇。另外，沿岸修建的码头和旅馆直接破坏了珊瑚礁。“我们对于环境的破坏几乎肯定会加剧其他自然因素对珊礁瑚的破坏，例如飓风掀起的波浪打碎珊瑚礁。”
根据世界银行公布的一份数据，在未来的15年中加勒比海地区人口将以每年1.3%的速率增长，这“带来了沿岸更多的开发、污染和渔业，珊瑚礁（的生存条件）得到改善的希望不大，”加德纳总结说。
漫长的衰亡史
印度尼西亚和牙买加珊瑚礁的衰亡是全世界范围内珊瑚礁灭绝的缩影。两年前，科学家发现了过度捕鱼是造成全世界沿海生态系统衰退的主要原因——这其中当然也包括珊瑚礁的灭绝。此后，做出这项研究的同一组科学家把注意力特别集中在了珊瑚礁上。这一次，他们发现珊瑚礁的消亡并非开始于最近几十年，而是始于数千年前人类学会捕鱼的时候。
这组科学家分别研究了太平洋、大西洋和红海等地的14个珊瑚礁生存的区域。结果发现，珊瑚礁的疾病、水温升高引起的白化和全球变暖只不过是本世纪以来加剧了珊瑚礁衰亡的因素，在此之前它们已经开始减少了。
“人类从来就不是环保者，”论文的作者之一、设在巴拿马的史密森热带研究所的考古学家库克（Richard Cooke）说。“这无所谓是红海、澳大利亚还是加勒比海，”佛罗里达大学的动物学家本杰戴尔（Karen Bjorndal）说，“不论是在17世纪的百慕大群岛，或者是在数千年前的红海，只要人类开始（对沿岸的）开发，就会出现（珊瑚礁消亡的）同样情况。”
例如，本杰戴尔发现，巴哈马群岛上的居民很早以前就大量捕猎绿海龟，当1492年哥伦布——第一批殖民者——来到巴哈马的时候，绿海龟的数量已经变得很少了。而海龟数量的变化会影响到这个生态系统中更“底层”的珊瑚礁。
这组科学家发现，在每一个被研究的区域里，历史上的人类活动都导致了珊瑚礁不同程度的衰亡。这种衰亡毫无例外遵循着同样一种路线：首先是大型的草食和肉食动物被人类捕食，接着是较小的鱼类，最后是海草和珊瑚礁上活的珊瑚。“（珊瑚礁的）衰亡趋势具有普遍性，这给我们留下了深刻的印象。”
在本世纪初潜水面具发明之前，全世界大约80%的珊瑚礁已经走上了缓慢死亡的道路。即便是那些看上去保存得相当完好的珊瑚礁也不能幸免。例如澳大利亚东海岸著名的旅游胜地大堡礁。本杰戴尔说：“有时候人们说大堡礁很大程度上处于原始状态，但是事实上1/3的珊瑚礁正在走向灭绝。”
珊瑚礁的未来
污染、过度捕捞鱼类和气候变化是造成珊瑚礁衰退的主要原因。对于科学家而言，解除珊瑚礁面临的危机比发现这些危机更加困难。即便人们能够立即制止珊瑚的疾病和白化现象，珊瑚礁仍然处于一个长期的危机之中。“如果我们能够退回去实施强有力的管理，那么我们可以恢复（珊瑚礁的）生态系统。但是这取决于政治意愿、资金和其他很多难以预料的影响，”本杰戴尔承认这确实是一个难题。
“在目前的情况下——对珊瑚礁的研究和管理的资金和政策没有任何变化——（珊瑚礁）的前景确实是非常暗淡的。我们眼睁睁的看着大片珊瑚礁死亡，而它们500年前还存在。”然而，加德纳在接受采访时并没有完全失去信心：“我们能做很多事：扩大已有的海洋保护区的面积和增加数量；为保护区提供更多的资金进行正确的管理；建立所有国家都认可的国际污染排放标准；让珊瑚礁的研究和管理配合得更加紧密；最后——如同很多环境问题所面临的——我们必须勇于面对气候变化的事实，开始显著减少对于作为能源的碳的依赖。……一些已被证明能有效的保护珊瑚礁的计划也展现了一些前景。这给了我们希望——在正确的支持下，这种成功能够在跨国范围内甚至全球范围内得以实现。”
背景：海底的“热带雨林”
珊瑚有时被称作“海石花”，但是它既不是石头也不是开花的植物。珊瑚是一种腔肠动物，主要分布在热带地区的海洋中。珊瑚死后留下石灰质的骨骼，一代一代的骨骼堆积在一起就形成了珊瑚礁。
珊瑚礁，海中的热带雨林 | |
“珊瑚礁非常重要，原因有很多，”东英吉利大学的加德纳介绍说，“主要原因是：（a）尽管它们只占海地面积的0.01%，它们养育了超过4000种鱼类。（b）它们为沿海的居民提供了重要而不可替代的蛋白质来源。（c）它们为抵御风暴的破坏提供了天然的屏障——避免的损失总计可达数十亿美元。（d）当地可以从旅游业中获利——人们来珊瑚礁以及附近依赖于珊瑚礁的环境游玩。”因此，珊瑚礁也被称为海底的“热带雨林”。
当珊瑚体内的共生藻类离开时，珊瑚就会失去美丽的颜色而变白，这就是珊瑚的“白化”现象。白化的珊瑚很快就会走向死亡。珊瑚还会因为某些疾病或者缺氧而死亡。
直到1990年代之前，人们对于全世界珊瑚的生存状况并不十分清楚。总部设在加州大学洛杉矶分校的“珊瑚礁检查”（Reef Check）组织花费5年时间，组织了科学家和5000名潜水志愿者对全世界的珊瑚礁进行调查，并于去年公布了一份报告。这份报告认为珊瑚礁“正处在极端的困境中。”
Declining Coral Reefs
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