在一场大规模的珊瑚白化事件中，澳大利亚大堡礁附近的鹿角珊瑚被漂白成了白色。珊瑚白化的背后究竟发生了什么，让我们用科学来解释这一现象。
我们都听说过珊瑚白化，但你了解珊瑚变白背后的科学原理吗?在2016年国际科学电影节的作品《珊瑚白化解释:弗兰克珊瑚的故事》中，图利奥·罗西博士从“弗兰克珊瑚”的角度向我们展示了这一现象，同年澳大利亚的大堡礁附近发生了大面积的珊瑚白化。让我们进一步探究一下白化背后的科学，以及下个世纪气候变化可能会给我们的珊瑚礁带来什么。
珊瑚是什么?
尽管珊瑚礁看起来让人想起水下森林，但珊瑚不是植物。正相反它们是海洋无脊椎动物，通常由许多相同的个体珊瑚虫组成紧密的群体，珊瑚产生由碳酸钙(CaCO3)组成的内部骨骼，碳酸钙是在石灰石中发现的物质。这种内部骨骼有助于加强和保护珊瑚。
当自由游动的珊瑚幼虫附着在岛屿或大陆边缘的岩石或其他坚硬表面上时，珊瑚礁就会开始形成。它们的生长速度非常缓慢，大型珊瑚的生长速度为每年3毫米到2厘米，而分枝的小珊瑚生长速度则高达每年10厘米。
珊瑚含有大量圆形微藻，通常被称为虫黄藻。一个典型的珊瑚在一个拇指甲大小的组织区域内会有1到几百万个共生体细胞
大多数珊瑚礁生长在浅水中，阳光可以穿透浅水并为生活在珊瑚礁组织内的微生物共生藻类进行光合作用提供燃料。这些共生藻属的藻类以糖的形式为珊瑚生产营养物质，作为回报珊瑚则为藻类提供一个舒适的家及其他关键的营养物质。正是这些藻类赋予了珊瑚美丽明亮的颜色，而藻类的消失导致了令人难以忘怀的漂白外观。
什么是珊瑚白化?
当珊瑚受到环境变化的压力时，珊瑚白化就会发生。这些珊瑚虫将共生的藻类从它们的组织中驱逐出去，这样它们的组织就变得透明，露出了下面的白色石灰石骨骼，其他珊瑚白化的影响包括珊瑚组织变薄，粘液减少，有性繁殖受到抑制。海洋表面温度升高、海洋酸度增加和污染都是导致漂白现象的因素。
尽管看起来很可怕，但珊瑚并没有死亡，它们可以从这些问题中恢复过来，但如果白化现象一直没有逆转或者存在长期的生存压力，珊瑚就无法恢复直到被饿死。由于气候变化的影响，全球变暖以及大气中二氧化碳含量增加导致的海洋酸化，地球海洋中珊瑚的白化现象正变得越来越频繁和强烈。第一次大规模珊瑚白化事件发生在1998年，当时厄尔尼诺现象导致海洋温度飙升，而最长的全球珊瑚白化事件发生在2014年至2017年——在这次事件中，暴露在白化程度下的珊瑚礁数量是1998年的三倍多。
如果环境变化的压力造成的白化不严重，珊瑚就可以恢复；但如果海藻流失的时间过长，珊瑚最终会死亡。
未来会怎样?
科学家们警告说，在未来几十年里，珊瑚白化现象的反复出现将对世界上的珊瑚礁产生重大威胁。最近的一项研究中，预测在平均气温上升1.5°C的全球气候变暖情景下，科学家使用气候模型预测未来浅水珊瑚礁暴露在海洋温度升高环境会如何，结果显示全球只有0.2%的珊瑚礁能够不受频繁白化的影响。
这是令人担忧的，因为频繁的白化没有给珊瑚足够的时间恢复。在广泛的升温导致的死亡之后，珊瑚群落平均需要至少10年的时间来重建。不幸的事，例如在2020年，大堡礁附近海域经历了五年来的第三次大规模珊瑚白化事件。那么我们如何防止这些事件的增加呢?科学家们正在努力开发工具，帮助珊瑚礁适应并从这些影响中恢复过来，这包括研究珊瑚和珊瑚礁适应海洋变暖的能力，增强它们抵抗白化的能力，以及开发扩大和快速恢复珊瑚的方法。
本文参考cosmosmagazine文章，“Coral Bleaching”，如有兴趣还可查阅原文。
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