珊瑚礁白化是因为生病了？石珊瑚组织丧失疾病：从内到外的死亡

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在美国的佛罗里达群岛国家海洋保护区，一株已白化的珊瑚礁上，大旋鳃虫（Spirobranchusgiganteus）正尽情舒展着它们绚丽的身姿。此情此景，摄于佛罗里达礁岛群基拉戈礁的法国礁。摄影：Matt Kieffer（2014）（CC BY-SA 2.0）

海洋与湿地·海洋科学前沿

为了解石珊瑚组织病，美国地质调查局的生物学家通过显微镜观察微小的息肉和藻类细胞。这种疾病的影响很大。现在正值飓风季。对于沿海社区的人们来说，这可能意味着要收集物资并制定疏散计划。对于许多美国地质调查局的科学家来说，这意味着与美国国家气象局合作，生成和更新沿海变化的预报。从长远来看，沿海城市可能会投资于防风暴的基础设施，而研究人员则收集和分析数据以改进未来的预报。海洋学家和水文学家的研究对飓风的防备有很大的影响。但其他许多可能与飓风没有联系的科学家也发挥了作用，其中包括珊瑚礁生物学家。

珊瑚礁作为海洋生态系统中的关键组成部分，具有多种重要的生态功能。它不仅是众多海洋生物的“家园”，还为沿岸地区提供保护，抵御波浪的侵蚀。此外，珊瑚礁还参与了全球碳循环，对调节气候变化也起着重要作用。上图是潜水所摄珊瑚礁。©摄影师：赵宇| 绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）

许多热带沿海社区都有一个不太明显的飓风防备工具隐藏在海浪之下：珊瑚礁。珊瑚礁充当着缓冲带的作用，可以消散高达97%的海浪能量，保护沿海社区免受风暴和洪水的侵袭。佛罗里达海岸的珊瑚礁保护着5600多人，估计每年价值6.75亿美元。

但有一个问题。珊瑚的状况不太好。许多珊瑚物种因疾病、气候变化和其他威胁而生病和死亡。西大西洋珊瑚礁损失的罪魁祸首之一是石珊瑚组织损失病(SCTLD)，该病于2014年首次在佛罗里达州东南部发现，此后蔓延至整个加勒比地区。这种疾病的特点是病变进展迅速，可在数周内杀死整个珊瑚群。

如果珊瑚生病了，它们就无法形成健康的珊瑚礁——美国地质调查局2023年在佛罗里达群岛进行的一项研究发现，在首次记录到这种疾病后，石珊瑚的堆积潜力下降了70%。而当珊瑚礁退化时，它们无法保护沿海社区免受风暴侵袭。在佛罗里达州，预计珊瑚礁退化导致的洪水风险增加每年的成本估计为8.236亿美元。

这就是为什么美国地质调查局的生物学家正在努力调查珊瑚疾病的原因以及它们如何影响珊瑚礁和珊瑚礁生态系统的健康。

在美国的佛罗里达群岛国家海洋保护区的莫拉斯礁上，部分硬珊瑚和软珊瑚出现了白化现象。这张照片摄于2014年9月19日，由来自英国伦敦的MattKieffer拍摄。（CC BY-SA 2.0）

珊瑚到底是什么？

珊瑚礁可能看起来像植物或毛茸茸的岩石，但当你观察珊瑚时，你看到的是与水母和海葵有关的微小动物建造的结构（这意味着珊瑚疾病的研究是兽医学的一部分）。这些珊瑚虫非常小，但它们会分泌碳酸钙，形成各种形状和颜色的结构——我们的珊瑚礁。

这还不是全部。珊瑚内部还有更小的生物：虫黄藻（zooxanthellae）。虫黄藻不是动物或植物，而是一种叫做甲藻的单细胞藻类。甲藻可以是自由生活的浮游生物（某些品种是造成赤潮现象的原因），也可以与其他生物共生，生活在珊瑚虫的组织内。整个设置就像一个套娃：珊瑚内的虫黄藻位于碳酸钙骨架内。

笙珊瑚(学名:Tubipora musica) 是印度洋及中西太平洋特有的一种珊瑚。摄影©绿会融媒·海洋与湿地工作组

虫黄藻不是植物，但会进行光合作用，为珊瑚提供额外的能量，珊瑚可以利用这些能量来建造壮观的珊瑚礁。反过来，虫黄藻也得到了一个受保护的栖息地。这种共生关系为其他有益的关系奠定了基础：珊瑚礁为种类繁多的鱼类和其他海洋生物提供了栖息地，并为沿海社区和生态系统提供了风暴保护。

上图：凤凰岛珊瑚基地培育的珊瑚。陈宏摄。摄影©绿会融媒·海洋与湿地

石珊瑚组织丧失疾病：从内到外的死亡

上图是潜水所摄珊瑚礁。©摄影师：赵宇| 绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）

这些关系（从虫黄藻到珊瑚、从珊瑚礁到鱼类再到人类），对于理解为什么许多珊瑚死于疾病以及为什么这种疾病会对整个生态系统产生连锁影响至关重要。

珊瑚丧失的最知名原因可能是珊瑚白化，这也与珊瑚-虫黄藻共生有关。水温升高会导致珊瑚排出虫黄藻，导致珊瑚变白，因此有白化一词。直到最近，疾病才成为造成珊瑚损失的一个不太为人所知且理解程度较低的原因。

珊瑚易患多种疾病，但如果不通过显微镜检查组织样本，就很难区分。2020年，包括美国地质调查局的一组科学家在显微镜下检查了佛罗里达礁岛群8种珊瑚的组织，这些珊瑚显示出石珊瑚组织缺失病的迹象。事实证明，这种疾病是由珊瑚与虫黄藻之间的共生关系破裂引起的。他们发现，疾病的迹象首先出现在虫黄藻中，然后发展为珊瑚宿主组织死亡。

研究人员尚不确定这种疾病的根本原因是什么。可能是感染虫黄藻的微生物，也可能是污染物。环境压力可能导致虫黄藻产生它们通常不会产生的有毒化合物。

这种疾病如何传播也不清楚，但它与港口的联系表明，船舶可能是罪魁祸首。美国地质调查局的科学家Christina Kellogg和James Evans在受控环境中对健康和患病的珊瑚进行了实验。他们在暴露于患病珊瑚的不锈钢上形成的微生物生物膜中发现了明显的“疾病信号”，这表明石珊瑚组织损失病可能通过船底生长的生物膜传播。

小生物，大变化

©摄影师：赵宇| 绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）

虽然大部分研究都集中在石珊瑚组织损失病的根源及其传播上，但美国地质调查局的生态学家Kevin Lafferty从不同的角度研究了这种疾病：这种疾病如何影响珊瑚礁的更广泛结构以及依赖珊瑚礁栖息地的所有生物？在2024年5月发表的一项研究中，Lafferty及其合作者使用了两个大型鱼类和底栖生物群落（珊瑚、藻类和海绵）数据集和统计模型来探索疾病的传播如何影响更大的生态系统。

研究发现，这种疾病改变了生态系统，但不同种类的生物的反应方式不同，有些生物数量减少，有些生物数量增加。正如预期的那样，易受这种疾病影响的珊瑚数量减少，某些种类的藻类数量也减少，而蓝藻、火珊瑚和大型藻类数量增加。模型预测，随着疾病的传播，一些鱼类物种将减少，而其他鱼类物种则不受影响，甚至数量增加。这些发现可以帮助研究人员和环保人士确定哪些珊瑚礁最容易受到生态系统层面的影响，以及随着石珊瑚组织损失疾病的传播，可能发生哪些变化。

©摄影师：赵宇| 绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）

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编译 | Daisy

审核 | Sara
排版 | 绿叶

【参考资料】

https://www.usgs.gov/news/featured-story/protect-coastal-communities-hurricanes-call-coral-reef-veterinarian

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