科技日報記者 王祝華 策劃 趙英淑 滕繼濮
家住廣州的唐峰一家原本計劃暑假前往泰國皮皮島潛水，不得已改了行程。
作為全球潛水愛好者的熱門選擇，皮皮島國家公園近期宣布，由于海域內(nèi)珊瑚白化現(xiàn)象嚴重，暫停部分浮潛項目。
近年來，珊瑚礁經(jīng)歷了前所未有的生存挑戰(zhàn)。面對這一嚴峻形勢，從基礎(chǔ)研究，到創(chuàng)新應(yīng)用，從無性繁殖技術(shù)，到基因改良工程，科研人員正努力探索。
與此同時，政府、企業(yè)與公益組織等多方力量也紛紛加入，讓珊瑚礁保護工作未來可期。
多重誘因，珊瑚白化加劇
珊瑚礁在保護海岸線、維持生物多樣性、促進全球碳循環(huán)等方面發(fā)揮著重要作用。
珊瑚與其組織內(nèi)的蟲黃藻，存在著共生關(guān)系。一旦蟲黃藻離開或衰亡，珊瑚便會因缺乏營養(yǎng)而失去色彩直至死亡，這一現(xiàn)象被稱為白化。
“白化最大的誘因是全球變暖?！敝袊茖W院南海海洋研究所博士張浴陽接受科技日報記者采訪時說，只要珊瑚的生長環(huán)境水溫比適宜水溫的上限高出2℃至3℃，就會發(fā)生白化現(xiàn)象。張浴陽10多年來活躍在珊瑚研究和科普一線。他告訴記者，若環(huán)境條件逐步改善，且保護得當?shù)脑挘汉鹘敢材芑謴?fù)健康。
然而，珊瑚所處的環(huán)境并不樂觀。根據(jù)國際珊瑚礁倡議組織發(fā)布的衛(wèi)星遙感監(jiān)測結(jié)果，自1985年以來，全球海水表面溫度總體呈上升趨勢，海洋面臨較高的熱壓力。特別是近5年來，海洋“最熱”紀錄被不斷刷新。
“除了溫度，珊瑚對污染也特別敏感。”長期從事海洋生物與生態(tài)學的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究的海南大學海洋科學與工程學院副院長周智說，“海水富營養(yǎng)化是導(dǎo)致珊瑚礁退化的重要因素之一?！?/p>
海水富營養(yǎng)化是指海洋水體中氮、磷等含量過多而引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象。談及該現(xiàn)象，就不得不提起兩大威脅——微塑料和防曬霜。前者被視為海洋中最恐怖的垃圾，后者則是最容易被忽視的污染源。
“微塑料被稱為‘海洋PM2.5’，或海洋霧霾?！敝苤墙忉尩溃诤＠撕吞栕贤饩€等作用下，塑料會被分解成顆粒狀的微塑料，直徑最小可達納米級，且密度極高。“其危害性比真正的霧霾有過之而無不及，會破壞珊瑚和蟲黃藻的共生關(guān)系?！?/p>
防曬霜中的紫外線吸收劑帶來的污染也不容小覷。海南大學原副校長、南海海洋資源利用國家重點實驗室教授刁曉平帶領(lǐng)課題組曾開展此類研究。
該團隊在選取了20多種珊瑚進行檢測后發(fā)現(xiàn)，所有樣品中均檢出不同類別的紫外線吸收劑。
“海洋中紫外線吸收劑濃度過高，會導(dǎo)致珊瑚的免疫力下降，加速珊瑚死亡。”刁曉平說。
此外，天敵數(shù)量的暴發(fā)，也是珊瑚白化的重要原因之一。如被稱為珊瑚“殺手”的長棘海星，平均一只一天能吃掉2平方米的珊瑚。這種長滿尖刺、長得像仙人球的海底生物，通常會爬到珊瑚上，啃食珊瑚蟲，導(dǎo)致珊瑚死亡，留下一片“白骨”。
多技并施，研究走向深入
在菲律賓潘加塔蘭島周圍的珊瑚礁上，有一個人工智能驅(qū)動的數(shù)據(jù)收集平臺，使科研人員能更好地監(jiān)測和分析珊瑚礁的恢復(fù)能力。
該平臺搭配智能水下攝像機，可對珊瑚進行計數(shù)和分類，為研究人員提供實時動態(tài)信息。
記者了解到，隨著珊瑚礁退化形勢的日益嚴峻，珊瑚礁生態(tài)修復(fù)已成為學界研究熱點。記者梳理發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外的研究人員已經(jīng)在珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)、與珊瑚相關(guān)的環(huán)境因子以及氣候變化對珊瑚礁影響等方面，進行了持續(xù)深入的研究。
近年來，科學家研究的重點已逐步轉(zhuǎn)向珊瑚白化和珊瑚礁退化原因的探究。其中，我國更加聚焦于珊瑚礁的造礁能力以及珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)等方面。
新技術(shù)尤其是DNA測序技術(shù)的發(fā)展，以及基因數(shù)據(jù)的積累，為珊瑚和蟲黃藻共生關(guān)系的相關(guān)研究，打下了堅實基礎(chǔ)。國際上也有科學家嘗試使用基因工程技術(shù)改良珊瑚，以增強其抗逆性，使珊瑚能更好地適應(yīng)環(huán)境變化。例如，美國科學家已開始利用先進的珊瑚基因庫，篩選出耐熱和耐病的珊瑚品種進行雜交。隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展以及在珊瑚礁研究中的廣泛應(yīng)用，新的科研成果也不斷涌現(xiàn)。
“在珊瑚基礎(chǔ)研究、保育技術(shù)創(chuàng)新方面，中國從未缺席。通過不懈努力，我國學者的研究水平已開始步入國際前列?！敝苤墙榻B。
記者了解到，隨著科技專項和經(jīng)費投入增加，我國以自然資源部第三海洋研究所、中國科學院南海海洋研究所、海南大學、廣西大學、廣東海洋大學等為代表的科研院所，在《自然》《科學》等國際頂級科學期刊上發(fā)表的珊瑚研究論文，無論是數(shù)量還是影響力，都在持續(xù)提升。
這些基礎(chǔ)研究的長足進步，為科研人員精準實施珊瑚礁修復(fù)提供了科學依據(jù)。
值得一提的是，在珊瑚修復(fù)攻關(guān)方面，經(jīng)過多年的探索和實踐，我國已經(jīng)形成了具有近岸特色的珊瑚礁生境修復(fù)，珊瑚人工培育、移植、病害防控和人工礁水下工程的修復(fù)技術(shù)體系。特別是2022年我國首個海洋生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)標準——《海洋生態(tài)修復(fù)技術(shù)指南》中第2部分“珊瑚礁生態(tài)修復(fù)”實施，確保了珊瑚礁生態(tài)修復(fù)工作有標可依，標志著我國整體珊瑚礁生態(tài)修復(fù)效率的進一步提升。
多管齊下，種出“熱帶雨林”
面對珊瑚保護和修復(fù)的復(fù)雜性和緊迫性，全球尤其是國內(nèi)的科研團隊之間，正積極開展研究合作。
“現(xiàn)在種珊瑚還‘挺卷’的?！睆堅￡柎蛉さ卣f。
在保育和修復(fù)過程中，人工培育珊瑚是至關(guān)重要的一環(huán)。目前，人工培育技術(shù)分為有性繁殖和無性繁殖兩大類。有性繁殖是指在實驗室中培育珊瑚受精卵，待其發(fā)育成幼蟲后，放歸或底播到自然環(huán)境中。而無性繁殖則類似于農(nóng)業(yè)中的扦插技術(shù)，將珊瑚斷枝在人工環(huán)境或野外條件下培育成珊瑚成體，而后再進行移植。
“有性繁殖成本和死亡率高。因此，在全面考量各種條件和成本后，國內(nèi)外團隊普遍采用無性繁殖的方法?！钡珡堅￡柋硎?，當前有性繁殖技術(shù)的需求極為迫切，因為有性繁殖能夠確?；虻亩鄻有?，而基因多樣性正是構(gòu)成珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)韌性的重要基礎(chǔ)。
經(jīng)過多年持續(xù)攻關(guān)，中國科學院南海海洋研究所已對10多種珊瑚開展了人工培育，對珊瑚進行有性繁殖，并掌握了人工控制條件下從珊瑚受精卵培育到珊瑚幼體的增殖技術(shù)。
“而在無性繁殖方面，不同研究團隊的技術(shù)路線各異；針對不同海域的特定環(huán)境，技術(shù)手段也存在差別?！睆堅￡柦榻B。以西沙海域獨特的環(huán)境為例，他們著眼于提升珊瑚的抗臺風和海浪能力，創(chuàng)新性地研發(fā)了一種浮床式珊瑚斷枝培育苗圃。這種苗圃可讓珊瑚斷枝在其上生長，僅需8個月左右時間，珊瑚斷枝的體積便能增長至原來的3到5倍。
“我們用繩索、浮球和PVC管架搭建起‘珊瑚樹’，再把珊瑚斷枝綁縛上去?！睆堅￡栒f，“現(xiàn)在試驗區(qū)的長勢很好，就像海底的熱帶雨林?！?/p>
10多年來，中國科學院南海海洋研究所的一批青年科研人員，猶如潛入海底的植樹造林者，深耕海底，專注于珊瑚礁的生態(tài)修復(fù)?！霸趯?dǎo)師黃暉的帶領(lǐng)下，我們的足跡已遍布廣東廣州、海南三亞和萬寧，以及西沙群島、南沙群島，成功修復(fù)了超過30萬平方米的退化珊瑚礁?！睆堅￡栕院赖卣f。
在珊瑚種植領(lǐng)域，海南熱帶海洋學院生態(tài)環(huán)境學院教授王沛政是一位“紅人”?！拔覀儓F隊新研發(fā)出一種高效且環(huán)保的珊瑚斷枝繁育技術(shù)，能夠有效解決珊瑚移植后易于脫落的問題，可顯著提高珊瑚礁生態(tài)修復(fù)的效率?！彼f。
目前，王沛政團隊正尋求與涉海企業(yè)的合作機會，以期將這一研究成果盡快投入應(yīng)用。
利用科技手段開展全方位監(jiān)測、早期預(yù)警、快速響應(yīng)，為珊瑚搶出更多的避險時間，也是珊瑚保育工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，珊瑚監(jiān)測手段越來越“硬核”。
廣西大學海洋學院副教授王麗偉團隊創(chuàng)新性地將DNA生物傳感技術(shù)與環(huán)境DNA技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出一系列便捷且經(jīng)濟的珊瑚致災(zāi)生物與共生生物現(xiàn)場/原位監(jiān)測傳感器，可實現(xiàn)對珊瑚致災(zāi)生物與病原菌豐度的快速預(yù)警。
“應(yīng)用這項技術(shù)，我們對中國南海海域的長棘海星種群密度進行了動態(tài)示蹤研究，掌握了該地區(qū)長棘海星的暴發(fā)情況?！蓖觖悅フf，這為解決長棘海星反復(fù)暴發(fā)導(dǎo)致珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)急劇退化的問題，提供了可靠的技術(shù)支持。
多點發(fā)力，保護更有力量
不久前，在三亞天涯海角景區(qū)世界海洋日主題宣傳活動現(xiàn)場，一名潛水員背著沉重的水肺裝備，攜帶培育好的珊瑚寶寶，在孩子們的驚嘆聲中，以一個瀟灑的倒翻動作潛入水中，將珊瑚幼苗種植在海底。
“潛水員叔叔能像《海底總動員》中的尼莫一樣，看見海底珊瑚夢幻世界嗎？”一名7歲的小女孩問。
“當然可以，只要大家一起來保護海洋?！被顒咏M織單位藍絲帶海洋保護協(xié)會（以下簡稱藍絲帶）的工作人員回答道。
三亞梅聯(lián)社區(qū)副書記趙克攀介紹說：“梅聯(lián)社區(qū)已經(jīng)從一個垃圾遍地的小漁村，蛻變成了人人參與珊瑚保護的美麗社區(qū)。在這個過程中，藍絲帶對我們提供了很大幫助?！?/p>
藍絲帶海洋保護協(xié)會，是一家以海洋保護為主旨的民間公益社會團體。該協(xié)會秘書長蒲冰梅告訴記者：“從2007年起，我們通過與政府、企業(yè)、社區(qū)合作，開展海洋科普宣傳教育活動超過1000次?！?/p>
作為補充力量，越來越多的機構(gòu)和社會組織正積極投身于珊瑚保護行動。以藍絲帶、廣東海洋協(xié)會、三亞珊瑚礁生態(tài)研究所為代表的組織，憑借其靈活性和點對點配置資源的優(yōu)勢，日益成為我國珊瑚保護領(lǐng)域的重要民間力量。
基于“在保護中受益”的理念，我國企業(yè)也走出了一條“雙贏”之路。三亞蜈支洲島旅游區(qū)是三亞熱門的旅游勝地，也是浮潛和水肺潛水的好去處。
十幾年前，這片海域的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)因海水升溫、漁業(yè)捕撈活動以及海岸建設(shè)等多重因素的沖擊而遭受破壞，珊瑚覆蓋率顯著下降。2010年，時任海南大學海洋學院教授的王愛民，在初識“海洋牧場”概念后不久，便迎來了與三亞蜈支洲島旅游區(qū)的合作契機。雙方很快達成共識，聯(lián)手建設(shè)“海洋牧場”。
自2016年起，蜈支洲島旅游區(qū)又找來中國科學院南海海洋研究所幫忙，共同在島北側(cè)的夏季潛水觀光區(qū)域深入開展珊瑚修復(fù)研究，并多次實施造礁石珊瑚移植及培育苗圃建設(shè)等工作。
時至今日，三亞蜈支洲島海域的海洋牧場已成功獲得海南首個國家級海洋牧場示范區(qū)的稱號。截至今年4月，該海洋牧場已投放約8萬空立方米的人工魚礁和船礁，其中包括2586個水泥型人工魚礁和22艘船型礁，成功構(gòu)建了一個包含珊瑚礁、魚蝦貝等多種海洋生物的完整生態(tài)系統(tǒng)。
蜈支洲島旅游區(qū)海洋部經(jīng)理王豐國向記者介紹，最初移植到海洋牧場中的珊瑚斷枝僅有7至8厘米長，而今最大的珊瑚直徑已逾2米。珊瑚覆蓋率也從不足15%大幅提升至29%。修復(fù)珊瑚也帶來了可觀的經(jīng)濟收益。以2023年為例，當?shù)貪撍慰蛿?shù)量增至30余萬人，僅潛水項目一項就創(chuàng)收1.62億元。
為保護珊瑚礁資源及其生物多樣性，我國政府近年來實施了一系列保護措施。例如，將某些關(guān)鍵珊瑚礁生物列為國家保護動物，同時，在南海區(qū)域設(shè)立了多個海洋保護區(qū)。今年6月，自然資源部辦公廳發(fā)布了《關(guān)于加強珊瑚礁保護修復(fù)的通知》。這是我國針對珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)保護修復(fù)的又一重要文件。文件從國家層面為社會各界全方位、多角度共同參與珊瑚礁“呵護”行動，提供了更具前瞻性、科學性、精準性和安全性的指導(dǎo)與支持。
同樣在6月發(fā)布的《2023年中國海洋生態(tài)預(yù)警監(jiān)測公報》顯示，我國海洋生態(tài)狀況總體上保持穩(wěn)定。
原準備去泰國潛水的唐峰接受采訪時表示，在網(wǎng)上查閱了大量相關(guān)信息后，他已有帶全家前往海南體驗潛水的打算。
（受訪者供圖）
