珊瑚

珊瑚、生态系统和气候:古老的珊瑚能讲述这个故事吗?

2017-11-16

珊瑚长久以来一直吸引着科学家们的注意。它是一个有趣的有机体,有着同样有趣的生态。珊瑚礁代表着世界上最多样、最复杂、最脆弱的生态系统。生态和气候变量,如养分的可用性和水温,对珊瑚的生长有很大的影响。


大部分珊瑚研究都集中在了解珊瑚是如何生长的,珊瑚如何与其他生物相互作用,以及人类活动对珊瑚礁健康的影响。另一项重要但不太为人所熟知的研究是探索珊瑚在生长过程中充当“记录器”的作用方式。有机体留下的碳酸钙骨架包含了这些环境变量的数据,这些因素会影响珊瑚的生长。因此,从古代的珊瑚可以了解到有关古代气候和生态的信息。

骨骼会留下一个成长的记录

珊瑚实际上是非常小的软体有机体,它们分泌出我们所看到的坚硬的骨骼。随着珊瑚的生长,它们会留下旧的骨骼,并在上面长出一具新的骨架。这些古老的骨骼被保存在活珊瑚下,留下了生长的记录。在共生藻类和热带阳光的帮助下,浅水珊瑚在生长过程中经常会形成巨大的珊瑚礁。深海珊瑚产生的骨骼较少,通过摄食过量的营养物质,在寒冷黑暗的水域中生存。


像这样的小珊瑚群通常在Blake Plateau的坚硬的底部地区被发现,这些地区位于墨西哥湾流的急流中。这些小而坚硬的珊瑚,以及周围的珊瑚碎石和化石珊瑚的化学成分,可以揭示Blake Plateau的温度变化的历史。

在浅热带的海水中生长的珊瑚相对来说比较容易去观察和研究,但是深海的珊瑚却很难观察到。即使是像增长率这样的简单测量也比较难做。


生长速率是我们对珊瑚生态的认识的一个关键变量。通过测量生长速率,我们可以解开珊瑚在过去气候中所能教给我们的东西。(此外,目前深海珊瑚受到人类活动的影响越来越大,因此,我们了解我们的行为如何影响这些生物也越来越重要。)由于我们不能长期观察深海珊瑚的自然生长栖息地,我们必须采取其他方法来确定生长速率。有一种方法是标记珊瑚的大小(不破坏它),把它放置一段时间,然后回来看看它长了多少。

幸运的是,珊瑚在生长的过程中留下了自己的印记,就像树木一样。为了利用这些增长点或者“增量”,我们必须确定它们实际代表的时间长短。一旦我们知道,确定增长率就相当简单了。但是,这种方法对深海珊瑚来说并不实用。


解锁一种化学影像

我们用来确定增长速率的一种方法是分析锁定在珊瑚骨架上的化学物质。珊瑚化学的某些方面是由水温等变量控制的。在一些深海环境中,比如查尔斯顿的凸起,全年的温度随时间而变化。因此,骨骼的化学成分可能会被记录一年的时间,并且我们是可以测量这些珊瑚的生长速度。

科学家们将小珊瑚碎片横切,寻找可见生长线。我们可以将这些线与化学成分的变化联系起来,并确定生长速率的变化是否与水温有关。

我们在Blake Plateau上观察到许多不同的珊瑚生长模式。坚硬的表面经常被覆盖,在某种程度上,珊瑚的小“细枝”,每一处都只有几厘米高。有些地区有许多珊瑚紧密地聚集在一起,有些地区只有一些分布广泛的珊瑚,有些像灌木丛一样的大的珊瑚覆盖在底部,而有些地区根本就没有珊瑚。

这些模式都不可能是随机的,只要知道这些珊瑚的生长速度,我们就能确定控制形成这些不同生长习性的最重要因素。

不确定的未来

世界其他地方影响深海珊瑚生长习惯的一个不幸的变数--就是使用捕鱼的方法,一些设备被拖到海底从而破坏大面积的珊瑚。珊瑚能从这些干扰中恢复多久?珊瑚的生态系统在被破坏后,会在什么时候回归到这些区域?简单的年龄测量对于回答这些问题和理解这些过程是至关重要的。

我们在其他探险中观察过的一些地方,包括一些似乎在很久以前就已经死亡的珊瑚的骨骼。通过研究这些古老的珊瑚的化学记录,我们希望能解开这些珊瑚所处时代的生态系统和气候的线索。这些长期死亡的珊瑚可能会让我们了解到,随着时间的推移,当地和全球的气候是如何变化的。关于过去气候的大部分信息都来源于热带珊瑚浅层的记录。深海珊瑚可能也有类似的变化记录。

---弗雷德·安德鲁斯·地质学系·阿拉巴马大学


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