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人类活动让珊瑚虫置身危难之中,我们应该改造它们,让它们渡过难关吗?

Damien Cave and Justin Gillis2017-10-02 06:55:12

如果答案是“应该”的话,会面临哪些问题?

本文只能在《好奇心日报》发布,即使我们允许了也不许转载* 

澳大利亚大堡礁电——为了检查珊瑚礁的健康情况,尼尔·坎廷(Neal Cantin)潜入清澈纯净的海水之中。浮出水面后,他摘下氧气面罩,遗憾地摇了摇头。

他说:“下面的珊瑚礁都死了。”

人类鲁莽轻率之举给全球最大的珊瑚礁生态系统带来了灭顶之灾。坎廷和由国际科学家组成的潜水小分队因为珊瑚礁的大量死去而十分心痛。然而,他们也在遗憾和惋惜之余找到了一丝希望。

坎廷博士和同事们在澳大利亚昆士兰州以东的热带海域工作了很多天。在一块最近才死亡的珊瑚礁里,他们发现了一个又一个活着的珊瑚虫。这些珊瑚虫都是坚强的幸存者,它们居然在一片珊瑚礁“墓地”中活了下来。

澳大利亚海洋科学中心(Australian Institute of Marine Science)位于汤斯维尔(Townsville),而坎廷博士正是该中心的研究人员。他告诉我们:“我们正在努力寻找这种超级珊瑚虫。它们能适应最糟糕的环境,即使身处不断升温的海水中也能存活下来。”

位于澳大利亚克利夫兰角的澳大利亚海洋科学中心内有很多生长着珊瑚的水箱。坎廷博士正在水池前认真工作。图片版权:David Maurice Smith/《纽约时报》

研究人员不仅想要对这种珊瑚虫进行研究,更想找到这种珊瑚虫中携带有最佳基因的群体,然后在陆地上的水箱中进行养殖。一段时间之后,研究人员再将其放回大海,使其自由繁衍。人们希望通过此举创造出更加“坚强”的珊瑚礁(本质上而言,研究人员希望帮助珊瑚虫加速进化),渐渐打造一个能够适应全球变暖环境和其他人类活动侵扰的生态系统。

澳大利亚的科研工作是全球拯救珊瑚礁行动的重要组成部分。近些年来,拯救珊瑚礁成了一件越来越急迫的事情。数十年来,人类活动对珊瑚礁造成的影响越来越大。2015 年和 2016 年,大量珊瑚礁突然死亡。部分科学家表示,二十世纪早期形成的珊瑚礁中有一半已经死去。

人们没有眼睁睁看着剩余的珊瑚礁也消失在我们面前。如今,一些走在前沿领域的珊瑚礁专家已经决心采取行动。

在佛罗里达州,科学家正在研发一种创新技术:迅速重建被高温海水杀死的珊瑚礁;在夏威夷州,科学家发现了一种生命力极强的珊瑚虫。早些年间,人们将未经处理的污水直接排入美丽的海湾之中。即便如此,一些珊瑚虫还是成功的活了下来。目前,科学家正在从生物学角度对这种珊瑚虫开展研究;在加勒比海地区,各国携手建立了珊瑚虫遗传基因库。如果当今世界上的珊瑚礁全部死亡,这个遗传基因库将会成为我们的“备份计划”。

位于佛罗里达州萨拉索塔(Sarasota)的莫特海洋实验室和水族馆(Mote Marine Laboratory & Aquarium)是领导拯救珊瑚礁工作的科研机构之一。该机构的主席迈克尔·克罗斯比(Michael P. Crosby)表示:“人类活动是造成珊瑚礁大量死亡的罪魁祸首。我们必须采取积极行动,让珊瑚数量恢复到正常水平。”

左图为大堡礁中生长着健康珊瑚的区域,右图为大堡礁中珊瑚已经死去的区域。图片版权:Rummer/法新社—Getty Images(左图)、XL Catlin Seaview Survey—美联社(右图)

可是这些帮助全世界珊瑚礁的创新举措自身也存在风险,而且带来了很多问题。

为了恢复珊瑚礁生态系统的健康,人们开展了规模庞大且花费高昂的科研行动。持续衰亡的珊瑚礁将会给价值数十亿美元的旅游产业带来巨大冲击。可即便如此,政府到目前为止也仅仅投入了“勉强说得过去”数量的资金。包括微软公司联合创始人保罗·艾伦(Paul G. Allen)在内的诸多私人慈善家贡献了数百万美元的资金,因此前期科研工作能够顺利开展。但是他们还愿意继续投入多少钱?最终能捐献出数十亿美元用于珊瑚礁保护吗?

科学家们最初尝试使用的是比较温和的方式。可是从长远角度来看,基因改造才是保护珊瑚礁最有效的办法:包括选择性培养珊瑚虫的耐热基因或者直接向珊瑚虫基因内植入耐热基因。人们已经对玉米进行了基因改造。不过,使用基因手段干预自然环境是否存在伦理道德问题?

墨尔本大学海洋生物学教授玛德琳·冯奥彭(Madeleine van Oppen)是澳大利亚珊瑚虫基因改造实验的负责人。整个实验的主要目标是“帮助珊瑚礁进化”。她表示:“什么样的人为干预是正确的?什么时候干预才是恰当合适的?前路漫漫,困难重重。也正是因为如此,我们现在才开始行动。”

在未来,我们将不可避免的遇到许多此类伦理道德问题。那时候,面临危险的物种可不仅仅珊瑚礁这么简单。

如今很多种类的鱼和鸟之所以还能生存在地球上,原因就在于人类干预:科研人员首先孵化器对其进行繁殖,然后再放归自然环境。全球变暖之后,森林的健康受到巨大威胁。为此科学家正在考虑是否应该种植更多耐热树种,希望借此改变大森林的命运。为了躲避日渐升高的气温,很多生物开始向南北两极迁徙。人类是否也应该帮它们一把?

即便是参与拯救各类生物活动的科学家也面临困惑:人类是否应该干预自然环境?气候变化将会对地球带来巨大的影响,我们的干预措施足够帮助各种生物生存下去吗?在夏威夷从事珊瑚保护工作的研究人员鲁斯·盖茨(Ruth Gates)说:“我们利用科学技术干涉自然环境的正常发展,一想到这我就觉得害怕。但我们不得不这样做。”

夏威夷海洋生物学研究所内,鲁斯·盖茨博士正在许多生长有珊瑚的水箱前观察。图片版权:Logan Mock-Bunting/《纽约时报》

数十年之前,科学家第一次发出警告:珊瑚礁对温度升高尤其敏感。如果我们不控制温室气体的排放量,珊瑚礁将成为全球变暖“屠刀”下的第一批受害者。

人们丝毫不理会科学家的警告,继续恣意消耗化石燃料。如此一来,珊瑚礁就成了检测有关全球变暖各种科学预测是否准确可信的早期试实验品。

温室气体给地球带来大量的热量,而其中绝大部分热量都被海洋所吸收。如今的海洋水温已经达到临界点,再稍稍升温一点也会造成大规模的珊瑚礁死亡。然而灾难还是发生了:厄尔尼诺现象出现时,大部分热带海域水温上升,这对珊瑚礁造成毁灭性打击。

第一次全球性珊瑚礁大规模死亡出现在 1982 年。如今每隔几年,全球就会经历一次珊瑚礁的大规模死亡。2015-2016 年的厄尔尼诺现象造成大堡礁地区水温上升,昆士兰州海岸线外长达 650 英里的珊瑚礁中有 35-50% 死亡。大堡礁是地球上最令人叹为观止的珊瑚礁群,而这次珊瑚礁大面积死亡对该区域的生态环境造成了沉重的打击。

坎廷博士说:“现在积极采取行动还不晚。我们应该为保护珊瑚礁的未来做出改变。”但他又补充称,如果不能在各方面都采取措施(比如控制导致全球气候变化的温室气体排放量),大部分珊瑚礁将在本世纪内死亡。

坎廷博士将一株杯形珊瑚放入水箱内。图片版权:David Maurice Smith/《纽约时报》

珊瑚礁是地球上最漂亮的景观之一,被誉为“海洋中的热带雨林”。虽然它们只生存在很小面积的区域内,但却能为海洋中的许多生物提供庇护。颜色明艳的珊瑚吸引了颜色同样鲜活的鱼类,好像这些鱼儿是为了适应周围环境才“打扮”的如此美丽。

珊瑚虫是一种行为有些像农民的小型动物。它们“养育”了比自己更小的植物——海藻,并且以海藻为食物。珊瑚虫能够排泄出一种坚硬的物质,而这种物质正是构成珊瑚礁的材料。珊瑚礁形成之后,珊瑚虫和很多其他海洋生物便栖身其中。

研究人员用移液管将珊瑚幼虫放入托盘内。他们希望珊瑚幼虫能顺利适应环境并迅速生长。图片版权:David Maurice Smith/《纽约时报》

珊瑚礁的大量死亡导致很多美丽的景观消亡,但这却不仅仅是一场美学领域的灾难。大约五亿人口以岩礁鱼类为食。在某些海岛国家,岩礁鱼类基本上是人们唯一的蛋白质来源。不断衰亡的珊瑚礁可能导致全球饥饿情况进一步恶化。在富裕的国家(尤其是澳大利亚),珊瑚礁是吸引游客的主要景观。每年,珊瑚礁带动的旅游业产值高达数十亿美元。

澳大利亚海域中绵延几百公里的珊瑚礁群情况不容乐观。大堡礁是澳大利亚最伟大的自然奇观。过去两年中,坎廷博士和很多海洋生物学家目睹了大堡礁中的珊瑚礁因为海水升温而渐渐死去的痛心局面。

坎廷博士出生在加拿大。青少年时期,他和父亲在佛罗里达州潜水时爱上了珊瑚礁。如今他是一个研究大堡礁科研团队的成员,负责监控珊瑚礁的健康情况。今年他们发布的一份报告证明很多大堡礁中的珊瑚礁已经死亡,在全世界范围内引起震动

目前正在攻读博士学位的何塞·蒙塔沃-普拉捏(左)和坎廷博士一同在 Rib Reef 采集样本。图片版权:David Maurice Smith/《纽约时报》

今年七月,坎廷博士在大堡礁海域开展了一场为期三天的珊瑚样本采集之旅。海洋中的情况令他一次又一次感到震惊。一年之前,他曾经在 Rib Reef 地区潜水考察。那时,Rib Reef 的珊瑚礁健康且生机勃勃。但是现在,大部分生活在 Rib Reef 地区的珊瑚礁都已死亡,表面还覆盖有看上去像是煤烟的藻类。

坎廷博士负责采集杯形珊瑚(Pocillopora acuta)。这通常是人们在死亡珊瑚礁附近能找到的唯一一种可以健康生活的珊瑚。

科研考察之旅即将结束之前,坎廷博士和另外两个科学家再次潜入水中。他们花费了将近一个小时才找到三个杯形珊瑚。用锤子和凿子将珊瑚从礁石上取下后,他们将样本放入超市买到的金属碗碟架之中,然后再带到海面上来。

回到船上后,坎廷博士对手中的珊瑚样本很是欣赏。这株桃红色的珊瑚长着很多健康的“触手”,看起来像是一个拳头大小的灌木丛。他告诉我们:“这可能是一株生长了三年的珊瑚。我们想要采集完整的成年珊瑚,然后在实验室中收集它的幼虫。此后,我们会把珊瑚幼虫培育成成年珊瑚。”

资深科学家冯奥彭教授是坎廷博士研究项目的负责人,他说澳大利亚的珊瑚实验项目之所以引人注目,部分原因在于他们使用了澳大利亚海洋科学中心的“海洋模拟器”。这是一种复杂的高科技实验装备:珊瑚居住在能模拟周期性出现海水升温现象的水箱里,而科学家能将水温控制在 0.1℃ 的误差范围之内。珊瑚利用月亮的盈亏“指导”自己产卵繁殖,因此科学家们利用照明系统不断模拟月亮的盈亏周期。

未来的珊瑚都是坎廷博士从大堡礁采集来杯形珊瑚的子孙后代。据科学家预测,全球变暖将导致未来的海水温度更高,酸性更强。因此科研人员将在可由人工控制的实验环境中用模拟 2050 年和 2100 年情况的海水测试它们的环境适应性。

在澳大利亚海洋科学中心里,很多从大堡礁中采集的样本渐渐长成了年幼的杯形珊瑚。图片版权:David Maurice Smith/《纽约时报》

科研人员将选择适应能力最强的珊瑚作为“父母”,让它们与来自其他地区的同种珊瑚进行杂交。为了创造更多具有基因多样性的杂交品种,科研人员还会让适应能力最强的珊瑚与其他不同种类的珊瑚进行杂交。

冯奥彭教授说:“如果生物适应自然的能力可以跟得上气候变化的节奏,我们就不会看到现在这种大规模的珊瑚礁死亡情况了。目前,我们迫切的需要找到延缓气候变化速度的方法。”

冯奥彭教授与领导夏威夷海洋生物学研究所(Hawaii Institute of Marine Biology )的盖茨博士通力合作,在夏威夷欧胡岛(Oahu)卡内奥赫湾(Kaneohe Bay)外的一个小岛上开展科研项目。身价数十亿的慈善家艾伦和他的家族基金为此次科研活动提供了部分资金。

不久前的一天,实验室经理珍·戴维森(Jen Davidson)正在仔细检查室内的水箱。在人工光源的照射下,珊瑚生长的非常健康。

盖茨博士的团队发现了一种生命力很强的珊瑚,它能在受到污染的卡内奥赫湾内生存下来。盖茨博士和同事想让它具有更强的生命力:他们让珊瑚进行杂交,然后在模拟未来海洋情况的海水(更热更酸)中测试后代珊瑚的适应能力。

正常环境下,这种顽强的珊瑚生长速度很慢,建造珊瑚礁的效率也不高。这阻碍了科学家顺利开展拯救珊瑚活动。戴维森说:“我们能在实验室里将它们培养长大。可是我们能在海洋自然环境中大规模培养这种珊瑚,从而改变生态环境吗?”

佛罗里达州的科研人员是最接近问题答案的人。大卫·沃恩(David Vaughan)是莫特海洋实验室的研究人员,他完善了一种能将珊瑚分割成微小片段的技术:为了重建珊瑚群,分割之后的珊瑚虫会以比正常情况更快的速度生长。

沃恩博士接受采访时表示:“过去,我们用了六年时间才培育出 600 株珊瑚。现在我们只用一个下午就能培育出 600 株珊瑚,然后做好在未来几个月内将他们放回大自然的各项准备。”

多年以来,佛罗里达州的珊瑚礁受到严重破坏。影响珊瑚礁健康的不仅仅是气候变化。相比之下,人类活动造成的侵扰(比如破坏生态平衡的过度捕捞)能给珊瑚礁带来更为直接的打击。据悉,莫特海洋实验室和其他研究机构已经向佛罗里达州海域内移植了上千株小的珊瑚群。

蒙塔沃-普拉捏在 Rib Reef 采集珊瑚样本。图片版权:David Maurice Smith/《纽约时报》

因为环境因素和人类活动,佛罗里达州海域内的麋角珊瑚(elkhorn corals)和鹿角珊瑚(staghorn corals)遭到严重破坏。基拉戈(Key Largo)的恢复珊瑚基金会(Coral Restoration Foundation)采取各种努力,成功恢复了这两种珊瑚的数量。该州立法机构已经决定调拨少量资金,支持科学家进一步大规模恢复珊瑚礁的计划。

科学家为了拯救珊瑚不懈奋斗,但他们行动带来的风险却尚不明确。也许在未来的某一天,佛罗里达州和澳大利亚的珊瑚礁将全是科学干预的成果。换言之,我们用人为努力繁衍出很多珊瑚,从而替代了那些被人类破坏杀害的珊瑚。

恢复珊瑚基金会科学项目主管凯拉·里普尔(Kayla Ripple)说:“我们已经证明拯救全部的珊瑚不是一件不可能的事情。人们不会两手一甩,看着珊瑚和珊瑚礁惨遭毒手却坐视不管。”


翻译 糖醋冰红茶

题图来自 Wikimedia Commons

© 2017 THE NEW YORK TIMES

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