克服珊瑚礁恢复的障碍

过去五年里，大堡礁受到了三次大规模白化事件的影响。最重要的是，它正受到气候变化，特别是海洋变暖的挑战。大堡礁仍有一些地区表现良好，显示出相当高的复原能力，但其他地区则不然。随着气候持续变暖，我们预测这些白化事件将继续变得更加频繁和严重，这引发了人们对珊瑚礁长期前景的担忧。

大多数珊瑚已经生活在我们所说的温度上限附近——它们所能忍受的最高温度。当海水温度仅比上限上升1度左右时，就会开始对珊瑚造成压力和破坏。

珊瑚也有共生藻类，称为虫黄藻，生活在珊瑚的组织内。当较高的水温和较高的辐照压力在那些非常平静和阳光充足的日子里结合在一起时，这两个因素一起对珊瑚组织中生活的藻类是有害的，它导致共生关系的破裂。这就是导致珊瑚白化的原因——如果水足够热，它也会影响珊瑚动物组织。

当你潜到水面以下时，来自上面世界的所有噪音都变得安静了，它让你完全沉浸在一个完全不同的环境中。

这就是温度对珊瑚造成损害的机制。如果这种情况持续足够长时间，这些珊瑚通常会死亡。当然，珊瑚礁上的珊瑚数量减少会影响珊瑚礁的恢复能力。

许多人一听到珊瑚这个词就会想到五颜六色的岩石。了解这些动物是群居动物是很重要的。成百上千的珊瑚虫组成了一个较大的群落。随着时间的推移，随着这种动物的生长，它会沉积一层又一层的石灰岩，这就是珊瑚礁的结构。珊瑚的活部分实际上是覆盖在看起来像岩石的外面的薄薄的组织贴面。

从小，我就一直想把自己沉浸在水下的世界里。我在美国东海岸的马里兰州长大，夏天有很多时间在切萨皮克湾度过。它当然不是热带，但我发现它很迷人，喜欢探索我的环境。然后我去了一些热带地区旅行，我爱上了珊瑚礁。它们是如此超凡脱俗，有着令人难以置信的多样性、美丽和色彩。他们真的很陌生。当你潜到水面以下，所有来自上面世界的噪音都被安静下来，它让你完全沉浸在一个完全不同的环境中，这是如此迷人，有如此多的行为和生命形式可以观察。

我被珊瑚礁生态系统的联系迷住了——这些生物是如何相互依赖，相互协作的。当然，浮华美丽的鱼和富有魅力的生物很吸引人，但珊瑚真的让我着迷。

在我的研究早期，我意识到珊瑚是珊瑚礁生态系统的基础物种。它们是巨大的红杉，如果你喜欢的话——巨大的树木建造了珊瑚礁的“森林”。我开始对了解这个系统是如何工作的非常感兴趣——它是如何变化、恢复和维护它的社区的——同时也想确保它能为子孙后代维护。

我对这些生态系统了解得越多，我就越能看到它们面临的挑战。加勒比海的许多珊瑚礁都在退化——我看到它们在过去15年里是如何被疾病和白化所破坏的。了解珊瑚疾病的驱动因素成为了我论文工作的重点——并真正促使我开始思考如何应用我的知识和技能来开发帮助珊瑚的方法。

从珊瑚幼虫刚刚在珊瑚礁上定居的早期生活史阶段来看，存活到成年的几率可能不到千分之一，甚至更少。

在加勒比海完成论文后，我看到了一个博士后职位的机会澳大利亚海洋科学研究所在澳大利亚。来这里研究大堡礁的珊瑚一直是我的梦想。

我们正在研究的一件关键的事情是试图克服珊瑚生存的瓶颈——珊瑚幼虫刚刚定居在珊瑚礁上的早期生命历史阶段。很可能只有不到千分之一的人能活到成年，也许更少。在与必和必拓在Woppaburra Sea Country(吉宝群岛)的珊瑚礁恢复力联合项目中，我正在努力寻找通过降低珊瑚第一年的高死亡率来克服瓶颈的方法。在更广泛的范围内，我们真的在努力确定如何在规模上可靠和持续地生产珊瑚。

珊瑚有一种独特的繁殖方式——至少从人类的角度来看是这样。很明显，它们是附着在海底的。所以，珊瑚不能出去寻找配偶。大多数珊瑚在进化过程中会同步配子的产卵。它们向海里释放卵子和精子的过程高度同步，大多数物种一年只发生一次。

记住，这些是动物，它们像动物一样繁殖，卵子和精子被释放到水中。当珊瑚礁上的珊瑚健康且人口稠密时，这些卵子和精子就会漂浮起来，然后在海洋表面混合——卵子与精子受精，受精卵在海洋中发育。在几天到几周的过程中，它们发育成微小的幼虫，大小不到一毫米。这些幼虫会被洋流移动，希望被带到某个珊瑚礁上，在那里它们会定居下来，附着在海床上，然后成长为成年珊瑚。

一只成年珊瑚可以释放成千上万的卵子和精子。他们根据月球周期、潮汐和日落的时间，精确到每分钟，从环境中获取一系列线索，来同步释放这些信息。

一旦它们定居在珊瑚礁上，它们就会蜕变成一个单一的、微小的珊瑚虫。随着时间的推移，单一的水螅体分裂，然后再次分裂，成长为一个更大的群体。所以，大多数珊瑚群落都是从一个微小的幼虫生长到一个生长了多年的珊瑚虫。

每年的这个时候，生活在大堡礁上的大多数种类的珊瑚都会产卵。这很有趣，因为它们都在满月前后产卵，持续几天，但它们在一个物种中是高度同步的。一种物种可能在日落后10分钟产卵。下一个物种将在日落20分钟后产卵。然后是之后的30分钟，这样就增加了它们几乎在同一时间使同一物种的卵子受精的可能性。

这不是一门精确的科学，但我们已经很擅长预测这些时间，我们期望它们以一定的顺序发生。

一般来说，我们为研究收集的珊瑚是与它们的自然周期同步的，我们让它们自然产卵。但目前研究团体对操纵这些产卵时间很感兴趣。通过调整白天的长度和太阳和月亮的周期，我们将有更大的机会来做我们的工作，目前被限制为每年一次。

在我的研究中，许多产卵产生的珊瑚回到珊瑚礁上。然后我们跟踪这些珊瑚在不同的珊瑚礁地点和环境中的表现。

当珊瑚礁每年得到数万亿的幼虫时，珊瑚礁通常可以自己恢复。但当珊瑚礁没有足够的幼虫供应时，问题就出现了，因为它们没有成年种群生产幼虫;珊瑚礁可能已经退化，没有足够的个体产卵产生所需的幼虫。白化还会影响珊瑚的产卵能力。如果珊瑚严重白化，即使它没有死亡，它通常也不会产卵，或者即使它产卵，卵子和精子的质量也很差。

一只成年珊瑚可以释放成千上万的卵子和精子。他们根据月球周期、潮汐和日落的时间，精确到每分钟，从环境中获取一系列线索，来同步释放这些信息。

最新的研究表明，漂白的潜在影响可以持续数年。虽然看起来珊瑚已经恢复，但它们的繁殖能力可能会受到持续的影响，这影响到珊瑚礁的恢复。

我们能做的就是走出去，确定成年珊瑚的位置，把它们放在一起，产卵，增加在这个过程中形成的每一个幼虫定居并存活的几率。这克服了自然会发现的限制珊瑚礁恢复潜力的瓶颈。

我们目前拥有的工具不足以应对全球珊瑚数量的下降。在AIMS，我参与了两个大型项目，致力于开发新的和创新的方法来提高受气候变化影响的珊瑚礁的恢复力:珊瑚礁恢复和适应计划和澳大利亚珊瑚礁恢复力计划。我的希望是，在我们努力减少温室气体排放的同时，我们可以开发出一套策略工具包，用于那些无法自然恢复、需要加速适应海洋变暖的珊瑚礁。