珊瑚礁不能承受人类活动干扰之痛
海洋保护区的珊瑚礁(上图)和藻类覆盖的珊瑚礁，允许捕鱼(下图)。照片来源:自然-生态和进化
世界各地的珊瑚礁正在经历前所未有的大规模“大规模灭绝”，并失去了它们的光芒。
珊瑚礁及其形成的生态系统的严重退化伴随着珊瑚物种多样性的加速下降。然而，我们不知道后果会有多严重。
■韩阳梅，本报见习记者
最近，澳大利亚联邦环境部长梅丽莎·普莱斯宣布澳大利亚特有物种珊瑚裸尾鼠已经灭绝。相关报道指出，人类活动引起的气候变化是物种灭绝的主要原因。气候变化导致海平面上升和频繁的极端天气事件，导致布兰普礁——珊瑚裸尾鼠的栖息地——多次被海水淹没，严重破坏了它的“家园”。
事实上，这并不是第一个因为珊瑚礁的破坏而灭绝的物种。布兰布尔礁位于大堡礁的最北部。被称为“自然遗产”的大堡礁是世界上珊瑚礁最集中的地区。近几十年来，由于其频繁的破坏和持续的退化，一些物种被宣布为“濒危”、“极度危险”甚至永久灭绝。
除了大堡礁，世界各地的珊瑚礁生态系统也面临着同样的困境。科学家们早就达成共识，保护物种最重要的是保护它们的生存环境，尤其是珊瑚礁。最近的“自然-生态和进化”聚焦于珊瑚礁生态系统，讲述了它正在经历的“痛苦”，警告人类必须做些什么而不是做些什么。
珊瑚物种多样性非常重要
在浩瀚的蓝色海洋中，成群的珊瑚礁形态各异，就像闪亮的珍珠。
在科学家眼中，珊瑚礁是“海底城市”和“海洋中的热带雨林”。“珊瑚礁是地球上生物多样性最丰富的生态系统之一。许多稀有物种，特别是海洋生物，依赖于它，是整个海洋经济资源的主要来源之一。”*全球珊瑚礁调查主任、广东海洋大学深圳研究所珊瑚保护中心主任廖告诉《中国科学》杂志。仅存在于地球南北25度纬度范围内的珊瑚礁“养育”了四分之一的海洋生物。
然而，世界各地的珊瑚礁正在经历一场前所未有的大规模“大规模灭绝”，而且光线正在逐渐消失。
珊瑚礁及其形成的生态系统的严重退化伴随着珊瑚物种多样性的加速下降。然而，我们不知道后果会有多严重。
在过去的16个月里，佐治亚理工学院生物科学学院的杰出教授马克·海耶(Mark Haye)和他的同事们在一个人工花园里对斐济以大型藻类为主的日益恶化的珊瑚礁进行了一项实验，以调查珊瑚物种多样性如何影响珊瑚及其竞争对手大型藻类的定居、生长和死亡。研究人员发现，珊瑚多样性的丧失将抑制剩余珊瑚的生长和存活，并促进大型藻类的繁殖，从而导致珊瑚礁的退化。
研究人员指出，生物多样性是增强生态系统功能的重要措施。受到严重破坏的珊瑚礁的恢复不仅取决于珊瑚的生长和幼体的补充，还取决于原始珊瑚和补充珊瑚的多样性以及物种之间的相互作用。不同的物种可以“携手”对抗破坏性的竞争对手，同时繁殖自己，提高生存能力。
事实上，珊瑚多样性影响着海洋生态环境的基础。“造礁珊瑚是珊瑚礁的主要建造者，可以提供各种三维生境。这是因为造礁珊瑚依赖于良好的环境。当珊瑚死亡时，它们建造的三维栖息地将会崩溃并迅速消失，因此它们无法保护海洋生物，鱼类多样性也将经常减少。”海南大学海洋学院教授李修保告诉《中国科学》，“良好的海洋环境是维护珊瑚礁生物多样性的重要前提。”
为什么珊瑚种类更丰富的珊瑚礁生长得更快？
美国史密森学会坦南鲍姆海洋观测网络主任埃米特·杜菲解释说，总的来说，所有物种在利用资源的方式上都有一定的差异。这种生态位分化减少了物种间的竞争，从而有助于物种的共存。在生态系统层面，当一个地点被多个物种占据时，通常会导致更充分地利用现有资源，从而更有效地转化为生物量。"近年来来自浮游生物、海洋无脊椎动物、草原植物和热带珊瑚的数据都证实了这一说法."
捕鱼和珊瑚礁
一个健康的珊瑚礁生态系统对人类赖以生存的渔业资源至关重要。
最近，国际珊瑚礁研究所发布了国家海洋和大气管理局“珊瑚礁保护战略计划”的最新版本，指出全世界约有5亿人依靠海岸线和珊瑚礁为生。珊瑚礁栖息地减少50%预计将影响10亿依赖捕鱼的人。
珊瑚礁生态系统承担着沉重的责任，但它极其脆弱，尤其难以承受人类活动的“沉重”干扰。
"人类过度捕捞打破了健康珊瑚礁生态系统的平衡。"李修保指出，为了维持一个健康的珊瑚礁生态系统，一方面，不应该有太多的营养物质来防止大型藻类的繁殖；另一方面，鱼类不应太少，每公顷海域至少应保持600公斤的鱼类生物量。“鱼类和珊瑚礁之间有着积极的回应和相互依存关系。珊瑚鱼可以在珊瑚礁中觅食、栖息、繁殖和躲避敌人。同时，鱼可以保持珊瑚礁的健康。”
一项新的研究强调了鱼类物种多样性的重要性。英国兰卡斯特大学兰卡斯特环境中心的詹姆斯·罗宾逊教授和他的同事们以塞舌尔珊瑚礁渔业为例，分析了20多年来鱼类多样性、渔获量和栖息地等数据。珊瑚礁白化后，虽然总渔获量和平均渔获量保持或增加，但可以捕捞的鱼类物种多样性正在减少，渔业渔获量在空间和时间上的变化和不可预测性正在增加。
这种不稳定对渔民来说不是一件好事，珊瑚礁捕捞的前景也不容乐观。
“鱼类多样性减少，特别是经济价值高的食肉鱼类减少，捕捞难度加大，而价值低的食草鱼类增加，这可能会影响渔民的收入和当地海鲜市场的供应。”李修保解释说，退化的珊瑚礁为大型藻类提供了生长空间，生殖周期短的食草鱼类获得了更多的食物，它们的数量和生物量在塞舌尔有所增加。
然而，我们不能放松警惕。事实上，根据研究数据，一旦大型藻类的覆盖率超过70%的临界值，食用藻类的鱼类数量也会减少。研究人员指出，在珊瑚礁退化的极端条件下，即低复杂性和大量海藻覆盖，所有鱼类物种都呈现下降趋势。
此外，关于研究中渔获量的增加，李修保认为，塞舌尔是东非的一个小岛，那里的捕鱼方法比较传统，捕鱼密度不高。过去20年的研究发现它不同于其他地方。“如果在中国沿海地区，随着珊瑚礁的退化，这样的结果不太可能发生。”
保护和维修轨道很长，很耐用。
鱼类多样性的减少不仅影响渔民的经济收入，而且打破食物链结构，对生态系统造成破坏，形成恶性循环。
美国田纳西大学生态和进化生物学系的研究人员塞缪尔·博尔斯坦和其他人研究了珊瑚鱼的饮食和进化之间的关系及其对珊瑚礁生态系统的影响。结果表明，过度捕捞肉食性鱼类和草食性鱼类严重降低了珊瑚礁鱼类功能的多样性，这可能导致珊瑚礁生态系统失去可持续生存所必需的关键功能作用，从而导致系统发展多样性的丧失，削弱其适应进化的能力。
研究人员解释说，根据研究数据，食肉鱼和食草鱼分别处于食物链的两个极端，以特殊的“猎物”作为营养来源，具有独特的身体特征和捕捉方式，其功能特征更加多样化，进化速度更快。“在未来的渔业管理中，迫切需要将进化生态学和生物功能特性结合起来，以确保生态系统功能的可持续性和未来的多样性。”
刚刚过去的2018年是第三个国际珊瑚礁年。与20年前相比，珊瑚礁及其相关生态系统的现状再次提醒人们，保护和恢复行动刻不容缓。
世界各地珊瑚礁领域的科学家正在从不同角度寻找修复珊瑚礁的不同方法，但前面的道路充满了困难。也许珊瑚礁的人工修复跟不上它们的灭绝。
"在自然面前，人类的力量仍然很小."李修保坦率地说，由于许多技术限制，导致成本过高，无法快速修复大面积退化的珊瑚礁，有些地区甚至无法人工修复。“我们应该从加强保护入手，消除导致珊瑚礁退化的因素，让生态系统发挥作用，促进珊瑚礁的自然恢复。当然，在珊瑚礁破碎等一些地区，需要采取人工措施进行修复，自然恢复太难了。”
廖表示，事实上，只要现有珊瑚礁的退化趋势能够减缓，就可以达到相对理想的状态，“以自然恢复为主要任务，人工干预，虽然还需要一段时间，但我们仍然可以看到其缓慢恢复的希望。”
相关纸质信息:
DOI:10.1038/s 11559-018-0715-z
DOI:10.1038/s 11559-018-0752-7
DOI:10.1038/s 11559-018-0725-x
中国科学报(2019-03-12，第7版生态环境)