潜水员们一边尖叫着，一边一头钻进他们的潜水服，高兴地手舞足蹈。那是在2020年的八月。海洋生物学家汉娜·科赫和莫特海洋实验室和水族馆的同事们一直在十三尺深佛罗里达珊瑚礁下盘旋等待着。就在午夜前，珊瑚环绕着礁石，一场无声的爆炸正悄然发生：微小的橘粉色的精子和卵子成群地缓缓上升，生命一点点诞生，点缀着整片海洋。精子和卵子的欢快舞蹈掀起了海洋生物散发出一大片蓝色电光。科赫说：“看起来我们创造了属于我们自己的烟花。这真好看。”
这突如其来的惊喜正是在满月的后几天的夏夜，许多造礁珊瑚开始了一年一次的繁殖。受月相、水温和日长的影响，佛罗里达珊瑚礁上的山地星珊瑚同时释放出数万亿精子和数百万个卵子：这震撼的场景使得珊瑚基因更具多样性并确保一小部分卵子受精，在珊瑚礁找到栖息地，延续下一代。
但这并不是普通的产卵事件。2015年，为了恢复珊瑚礁，莫特海洋实验室和水族馆地科学家们培育并”种植”由《濒危物种法》列为濒危物种的山地星珊瑚（Orbicella faveolata）。这些山地星珊瑚在当年的珊瑚礁白化事件、2017年的4级飓风以及两年后爆发的疾病中都幸存下来。这都展现出山地星珊瑚惊人的韧性。它们比野生珊瑚的繁殖速度更快，并成为第一个在海洋里产卵的修复珊瑚礁的巨石珊瑚。
与此同时，科学家正努力使珊瑚免受气候变化和其它人类威胁带来的毁灭性影响，这个成果对他们来说是一个期待已久的突破。在已知的800多种造礁珊瑚中，国际自然保护联盟（the International Union for Conservation of Nature）将四分之一以上的珊瑚归类为脆弱、濒危或极度濒危的物种，并警告说，随着气温的升高，珊瑚的灭绝风险也将增加。
危机四伏的珊瑚礁
珊瑚与光合作用下的藻类共生，藻类生活在珊瑚的组织中，并提供必要的养分（和着色）。但是高温和其它压力会使藻类中毒。当这种情况发生时，藻类可能会死亡或被珊瑚排除体外，这个过程被称为白化。这是因为珊瑚清晰的组织和白色碳酸钙骨骼暴露在外。如果珊瑚不能重建与藻类的纽带，它会饿死或病死。
大约40年前，澳大利亚南十字星大学的海洋生态学家彼得·哈里森（Peter Harrison）目睹了第一次记录在案的大规模珊瑚礁白化事件。当他在大堡礁（世界上最大最长的珊瑚群，位于澳大利亚）的磁岛潜水时，他被眼前的景象惊呆了。他说：“眼前的珊瑚礁满是五彩斑斓珊瑚和严重白化珊瑚斑驳交替，就像鬼城的入口。”就在几个月前，这里还都是五彩斑斓的热带生物。
“我仔细标记和监测的数百个珊瑚，许多最终都死了，”他说。”这令人震惊，也才让我意识到这些珊瑚非常脆弱。
哈里森1982年所见珊瑚白化的景象在太平洋的众多珊瑚礁上再次上演。1997年和1998年，这种现象蔓延至全球，导致了世界上大约16%的珊瑚死亡。随着气温的升高、水污染、疾病、、海洋酸度的增加、入侵物种和其他危害，哈里森口中的鬼城正在蔓延。
科学家推测，大约40年前，大约每25年就会发生一次严重的白化事件，这给了珊瑚恢复的时间。但是现在白化事件每隔六年，发生速度就会变得更快。在一些地方，珊瑚白化可能很快每年发生一次。
关键是应对全球变暖，”澳大利亚詹姆斯库克大学的海洋生物学家特里·休斯说。”无论我们海水被清理得多么干净，珊瑚礁都会死亡。在2016年（史上的最热的一年），大堡礁中91%得珊瑚礁都白化了。
不可失去的珊瑚礁
尽管珊瑚白化严重，大堡礁仍然面积宽广—沿着澳大利亚东北1，400英里长海岸线，大约有3，000个单独的珊瑚礁串联在一起，而且非常罕见：热带浅水珊瑚礁群覆盖海平面不到1%。甚至一个珊瑚礁的死亡也有毁灭性的影响：这些珊瑚礁至少给了海洋里四分之一的生物提供了栖息地。
珊瑚礁对人类也至关重要，它可以缓解海岸线受风暴的影响，维持渔业，吸引游客。相关专家估计，珊瑚礁直接惠及5亿多人，仅旅游业一项每年就为全球经济贡献了数百亿美元。同时，人们通过观赏珊瑚礁或仅仅知道珊瑚礁的存在就能得以治愈。因此珊瑚礁对人类心灵的价值是无法估量的。
如此多的珊瑚礁在高温下备受煎熬，这应该引起我们的重视。澳大利亚海洋科学研究所前首席科学家、珊瑚生态学家查理·维龙（Charlie Veron）说：“气候变化在地球上以同样的方式推进，但细节上却有所不同。珊瑚的白化参差不齐，当地的天气条件是关键：可能有季风云保护这里的珊瑚礁，但在那边是蓝天，太阳正将水蒸发掉。维龙说，这样的差异性使得大范围设计干预措施变得特别困难。
寻找珊瑚礁的出路
20多年来，美国国家海洋和大气管理局一直使用卫星和真实数据以及建模来预测何时何地可能发生白化，“我们要给海岸管理人员一些准备时间，一个加强保护力度的机会，”该机构珊瑚礁观察协调员马克·埃金（Mark Eakin）说。这种预警系统不允许一些资源管理人员进入脆弱的珊瑚礁地区，移走稀有珊瑚，并尝试安装人工遮荫。
这种”应急”措施既不便宜，也不是长期解决方案。并且这对已经死亡的珊瑚礁也毫无用处。因此，科学家也在努力重建珊瑚礁。有利的方面在于，虽然珊瑚是动物，但它们可以像植物一样生长：收集珊瑚切片，在实验器皿中培育它们，然后将更成熟的生物移植到退化的珊瑚礁上，以此开始新的生命。
几十年来，生态学家一直对快速生长的分支珊瑚使用这种方法。但直到最近，很少有海洋养殖者尝试培育真正珊瑚礁的基石，如巨石珊瑚和脑珊瑚，它们生长缓慢、身形庞大，可以生活几个世纪，但需要几十年才能达到繁殖成熟。最近，莫特海洋实验室和水族馆科学家取得了突破性的进展：他们发现，培育这些珊瑚的”微小的碎块”（有点像受伤的皮肤），其生长速度比较大珊瑚切片快10倍。珊瑚在实验室的水族馆并排生长，来自同一个珊瑚礁的珊瑚碎块会融合，因此其形成可以开始繁殖的珊瑚所需的时间减少了。以这种方式培育，一些通常需要十年或更短的时间才能成熟的珊瑚品种在短短几年内就开始产卵。
即使是精心照料的花园也不能免受恶劣天气的影响，许多实验室器皿培育的分支珊瑚最终也都会因高温而死亡。因此，莫特海洋实验室和水族馆的资深生物学家埃林·穆勒（Erinn Muller）说：“关注耐热性的珊瑚至关重要。”穆勒也在研究温度与一种叫做石珊瑚组织损失的疾病之间是否存在联系，这种疾病于2014年首次出现在佛罗里达群岛，现在几乎影响到了360英里长的屏障礁石的每一个部分。她说：“疾病对珊瑚来说是一个长期问题，因此我们筛选出疾病耐受性以及耐热的珊瑚，并大力繁殖那些最有可能在未来几十年存活下来的珊瑚。”
莫特海洋实验室和水族馆的方法也适用于佛罗里达州水域以外的珊瑚礁恢复。培育哥斯达黎加珊瑚（Raising Coral Costa Rica） 是一个由当地和美国珊瑚礁生态学家领导的团队。他们正在培育分支珊瑚和微碎片化巨石珊瑚，以恢复高尔夫杜尔塞（ Golfo Dulce 哥斯达黎加海域的入口） 的古老珊瑚礁。 这些珊瑚，其中一些已有数千年的历史，特别令人感兴趣：由于海湾由四条河流流经，并受潮汐冲刷，珊瑚暴露在温度、酸度和盐度快速变化的海域中，使得它们能够很好地应对不断变化的环境。他们的基因，以及生活在同样多变条件下的珊瑚的基因，可以为增强其它地方的珊瑚的复原力提供思路。
另一方面来看，哈里森知道，无论珊瑚的父母在基因上多么出色，任何一只幼虫的存活机会只有百万分之一。他想大幅提高珊瑚的存活率。“珊瑚幼虫限制了他们去向，”他说。他指出，绝大多数珊瑚幼虫会漂走，如果他们最终找到合适的基地，就会有”许多生物等着吃掉它们”。
因此，哈里森的团队收集了珊瑚释放的卵子和精子，这些珊瑚在白化过程中幸存下来并证明了它们的耐热性。将卵子聚集在靠近海面的网状围栏内可促进受精卵和幼虫形成：然后，将这些受精卵洒在受损的珊瑚礁上。哈里森正在测试两种分布方法：将珊瑚幼虫喷到珊瑚礁上或者附着幼虫的陶瓷塞子卡在礁石的缝隙中。
在菲律宾和大堡礁的研究海域，有针对性的幼虫定居点已经证明是有效的，但哈里森知道他需要扩大规模，将数十亿的幼虫散布到数英里的海底才能有所影响。
哈里森窃卵助珊瑚产卵事件是大自然维持强遗传多样性的方法之一，因为来自不同基因的卵子和精子混合在一起。但随着珊瑚礁健康状况下降，成功产卵的珊瑚越来越少。在2016年和2017年大堡礁发生白化事件后，休斯和他的同事发现珊瑚幼虫繁殖率下降了89%。
在澳大利亚海洋科学研究所的一个实验室里，遗传学家玛德琳·范·奥本（Madeleine van Oppen)正在推广可以减少繁殖率下降的自主繁殖。通过挑选珊瑚中耐热的藻类和细菌的基因，她说：“我们开始很好地了解他们之间的密切关联，并加以利用。”多年来，通过将这种实验室培养的藻类暴露于逐步升温的环境中，她让珊瑚自主繁殖和随机突变来提高藻类的耐热性——但以一种更快的方式。通过这些实验培育的藻类的珊瑚已证明不太容易白化。范·奥本还计划”实验室培育”生活在珊瑚微生物群系中的细菌。“如果我们能用实验室培育的藻类和细菌接种珊瑚，帮助缓解热压力，”她说，“我们看到了提高野生珊瑚耐热性的潜力。”该研究所的科学家们还正在创造杂交珊瑚，将适应温暖水域的珊瑚与同一物种的冷水珊瑚杂交，看看是否热耐热性传递给后代。初步结果是有希望的。范·奥本说：”我们正在培育杂交珊瑚，与纯种珊瑚相比，它们的适应气候的能力更强。
更激动人心的是，在某些情况下，珊瑚自身已经在做这项工作了：在世界上最大的环礁——太平洋中部的基里蒂马蒂周围的珊瑚礁上工作的科学家们发现了在热浪期间从白化中恢复的珊瑚。他们通过吸收天然耐热的藻类来做到这一点。
全世界的珊瑚礁都遭受了重创，平均气温升高了一摄氏度。”但珊瑚礁仍然在那里，”休斯（Hughes）说。他怀疑这些珊瑚能否在2到3度的变暖中幸存下来，他担心我们对恢复珊瑚礁过于有信心。”修复珊瑚礁令人分心。当务之急是解决其根本原因，”他说。”珊瑚礁所面临的是水质、渔业，特别是温室气体治理危机，这三方面都有工作要做。
与此同时，随着全球气温的上升，一些科学家开始准备在”活生物库”中藏匿硬珊瑚，以尽可能多地保护多样性。佛罗里达州萨拉索塔的一家控股公司已经接受了美国的珊瑚标本，而非营利性大堡礁遗产公司及其合作伙伴在澳大利亚建立了活珊瑚生物库，在那里，一个海边的”方舟”将容纳来自世界各地的800多个硬珊瑚物种。
生物库的创始人之一维龙说：”这是我们目前可以做到的：给每个物种贴上标签，让它们无限期地存活，进行基因研究，如果可能的话，在未来某个时候，用在野外灭绝的物种重新填充海洋。我们必须使用一切工具来保持珊瑚礁的活力。我的信念告诉我们必须这样做。【全文完】
作者：Jennifer S. Holland
编译：廖黎美
校改：廖黎美
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