变暖和酸化的海水,给造礁珊瑚带来毁灭,却

最近,一个科学家小组追踪了造礁珊瑚与海葵和软珊瑚的进化过程。他们发现,海水的化学和温度变化,对这些硬珊瑚和软珊瑚的多样性产生了巨大的影响。

造礁珊瑚和海葵

他们发表在《自然生态与进化》(NatureEcologyandEvolution)杂志上的一项新研究称,造礁珊瑚产生石质骨骼的条件比较“苛刻”,它们的生长非常容易受到海水酸化和变暖的影响。而海葵和软珊瑚则会在造礁珊瑚的生存陷入困境的时候疯狂生长。这个新发现,在人类活动的碳排放没有显著变化的情况下,对硬体珊瑚的现在和未来提出了严峻的暗示,同时也为一些软体珊瑚的多样性提供了一线希望。

新的基因分析显示,珊瑚和海葵一起构成了一类被称为珊瑚虫的动物,它们在地球上已经存在了7.7亿年。这比最早的无可争议的化石证据早了2.5亿年,时间足够长,足以经历气候的巨大变化、海洋化学的波动和几次大灭绝。

白化的珊瑚

在这项新的研究中,一个由哈维·穆德学院、美国自然历史博物馆和史密森国家自然历史博物馆的科学家领导的研究小组,研究了这些过去的条件是如何影响珊瑚虫多样性的。这要归功于研究小组开发的一种新的分子方法,使研究小组能够比较近个珊瑚虫基因组的关键区域来识别物种之间的进化关系。研究小组分析了从世界各地收集到的数百个珊瑚虫标本,这些标本现在被保存在博物馆的藏品中。当这些分子数据与珊瑚虫历史的化石证据一致时,它揭示了这些不同的动物是如何在地质时期进化的。

在地球的历史上,酸度和离子浓度的变化使海洋的化学成分在两种状态之间发生变化,即文石海(aragonitesea)和方解石海(calciteseas)。这些变化,以及海水温度的变化,似乎在决定珊瑚能够产生什么样的骨骼以及珊瑚虫是如何进化的方面起到了重要作用。

海葵

造礁珊瑚是一种建造大型珊瑚礁,以支持复杂的海洋生态系统的类型,它从水中吸收矿物质,用一种叫做文石的碳酸钙建造坚硬的骨骼。而其他的软珊瑚,如海扇和黑珊瑚,用蛋白质或方解石(一种不易溶解的碳酸钙形式)来构建它们较软的骨骼,而海葵则根本没有骨骼。

研究人员发现,造礁珊瑚的文石骨架建造的最佳条件出现在文石海时期,这个时候海洋温度相对较低。而在方解石海时期,大气中二氧化碳更丰富,海洋更为酸性时,进化更青睐海葵和软珊瑚,它们用蛋白质或方解石构建骨骼。

文石方解石

值得注意的是,这些软体珊瑚虫的生存在造礁珊瑚的危机时期表现最好,当海洋变暖并变得更酸性时,多达90%的造礁珊瑚会死亡。“我们的研究表明,在这些珊瑚礁危机之后,我们实际上得到了更多的珊瑚虫的多样性,特别是那些在这样的气候条件下可以做得很好的珊瑚虫——那些不生产文石,也不会形成大型珊瑚礁的珊瑚虫,”研究人员称。

这与今天珊瑚礁的观察结果一致,这些造礁珊瑚受到气候变化和其他人类活动的威胁。“当前的生态学研究表明,当造礁珊瑚死亡时,其他的软体珊瑚虫开始在死珊瑚上定居并繁衍生息,”研究人员说:“我们在进化树上也看到了这一点。”

海葵

不幸的是,尽管这些体形较软的物种可能比石质珊瑚更好地适应气候变化,但它们不会形成大型珊瑚礁。因此,在未来,珊瑚礁可能会被不同的海洋群落所取代。这似乎已经在加勒比海地区发生了,那里的石珊瑚正在被海扇的‘森林’所取代。

如今,大气中二氧化碳含量的上升正在使海水变暖和酸化,使得这些由文石构成壳和骨骼的海洋生物造成威胁。随着我们的海洋越来越酸性和变暖,珊瑚的骨骼很可能会溶解或无法生长。

造礁珊瑚

这项新的研究表明,随着气候的变化,这些生态系统也可能看到没有文石骨架的珊瑚虫的多样化。然而,造礁珊瑚的消失将对依赖珊瑚礁和它们支持的渔业、海岸线保护和旅游业的丰富、复杂的生态系统的社区造成毁灭性的后果。过去,当气候带来挑战时,造礁珊瑚会灭绝,我们很可能在未来看到这种情况。保护它们的最好办法就是控制我们的碳排放。

造礁珊瑚

这项研究向我们展示了大自然是如何通过进化来适应、生存和改造自己的,因此当硬珊瑚无法生存时,它们的软体亲戚,如海葵,反而会茁壮成长。问题是,对于我们人类来说,一旦我们目前所知的自然不再存在,我们是否能够适应和重塑自己。



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