聖地亞哥——對於植物、動物和海洋生物來說，當它們的環境發生變化時，它們的選擇是嚴峻而簡單的：遷徙、適應或死亡。
但當所討論的海洋生物是固著在海底的珊瑚礁，而威脅是氣候變化時，展望似乎更加黯淡，科學家們在美國科學促進會年會上展示新發現時表示。
即使海洋中溫度僅升高 1 到 2 攝氏度，也可能使珊瑚更容易發生白化，這是一種突然死亡，發生在珊瑚排出通常生活在它們體內的藻類時，這些藻類為它們提供食物和鮮豔的顏色。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
科學家們還擔心，隨著二氧化碳排放量的增加，海洋將吸收更多的溫室氣體，從而改變海水的化學性質。隨著海洋變得更加酸化，珊瑚將更難生長。最終，海水可能會變得具有腐蝕性，溶解珊瑚礁的速度比珊瑚生長的速度還要快。
現在的問題是，造礁珊瑚是否有能力適應這些變化。
“珊瑚礁會消失嗎？這是個問題，”國家大氣研究中心的喬妮·克萊帕斯說。“我們在這方面沒有太多資訊。”
一個例子來自加拉帕戈斯群島，1980年代初期強烈的厄爾尼諾事件導致超過 95% 的珊瑚白化。然後一種海膽遷入並開始啃食珊瑚礁，她說。
“在那裡存在了數百年或數千年的珊瑚礁在大約十年內消失了，”克萊帕斯說。“有些人認為這是對未來的驚鴻一瞥……一個我們可能在高二氧化碳世界中預期的例子。”
但有證據表明，並非所有珊瑚礁都是一樣的，斯坦福大學海洋科學教授斯蒂芬·帕倫比說。他正在研究美屬薩摩亞奧富島海岸附近似乎異常有彈性的珊瑚礁。
薩摩亞珊瑚礁似乎具有彈性
夏季低潮發生在一天中最熱的時候，奧富島淺瀉湖中的珊瑚礁暴露在通常對珊瑚致命的溫度下——但這些珊瑚礁倖存了下來。
帕倫比說，秘密可能在於高溫持續時間很短。他放置在瀉湖中的溫度記錄儀經歷了長達四個小時的高溫——然後有機會恢復。
他進行了實驗，以檢視這些規律但短暫的溫度壓力暴露是否“交叉訓練”了珊瑚，使其能夠承受更長時間的高溫。
“我們從這些正在進行的實驗中得出的結論是，珊瑚確實表現出溫度適應性——這些水池中短暫的高溫暴露在某種程度上使它們變得更堅硬，”他說。“從某種意義上說，這種短暫的熱暴露可能是一種鍛鍊或調節程式。”
現在的問題是，其他珊瑚礁中的珊瑚是否也具有這種能力，或者能否在氣候變化使海洋平均溫度升高時獲得這種能力。
“我們不知道這是否是珊瑚普遍擁有的能力，”帕倫比說。“我們不知道這是否是 [奧富珊瑚] 中固有的基因。它給了我們這樣的想法，可能有一些方法可以產生更具彈性的珊瑚種群。”
但科學家們對珊瑚是否能適應更酸性的水域的瞭解甚至更少，這位科學家說，這仍然是一個迫在眉睫的問題。建立海洋保護區可能普遍有助於珊瑚，透過消除汙染和過度捕撈等壓力，使它們在不斷變化的氣候中更有機會生存。
但訣竅將是識別更具彈性的珊瑚礁，例如奧富島上的珊瑚礁。
“尋找和繪製高彈性棲息地並不是我們現在做的事情，但我們可以學會去做，”帕倫比說。“它仍然沒有解決我們對二氧化碳上癮的問題——它可能會減緩海洋生態系統的退化，同時我們解決更大的問題。”
抵禦高溫和酸性水的防禦措施的侷限性
但英屬哥倫比亞大學的西蒙·多納說，彈性是有限度的。
他使用高解析度氣候模型來預測珊瑚在“一切照舊”情景下的狀況，在這種情景下，溫室氣體排放以目前的速度持續上升，以及另一種情景，即世界能夠將大氣中的二氧化碳水平穩定在百萬分之 550。
多納表示，訊息並不樂觀。已經存在於大氣中的二氧化碳足以導致海洋變暖，超過珊瑚白化變得普遍的臨界點，他說。
已經存在於大氣中的溫室氣體“將導致世界上大多數珊瑚礁遭受有害的頻繁熱異常，”他說。“適應可能會將預測推遲 50 到 70 年，但它並非萬能藥。”
百慕大的實驗也表明，未來幾十年珊瑚將面臨的氣候變化不僅僅是氣溫升高。 百慕大海洋科學研究所的安德烈亞斯·安德森說，隨著海水吸收更多的二氧化碳並變得更加酸化，珊瑚礁將更難繼續生長。
安德森說，他的實驗室實驗表明，目前狀況良好的百慕大珊瑚，如果大氣中目前的二氧化碳水平翻倍，就會開始溶解。在這種條件下，水的腐蝕作用將超過百慕大珊瑚礁的生長能力。
這種影響在冬季最為明顯，因為冬季可用於促進珊瑚礁生長的陽光較少。
“這是一個非常健康的珊瑚礁，某些區域的珊瑚覆蓋率非常高，”他說。“我們沒有主要的工業或汙染，因此我們在百慕大珊瑚礁中檢測到的任何變化都可能是由於全球變化，如變暖和海洋酸化。”
安德森說，很難說百慕大珊瑚礁的生長和溶解之間的平衡何時會傾斜，但結果令人不安。“這是主要生物地球化學過程趨勢的逆轉，該過程已經存在了數千年，所有這些都是人類排放二氧化碳的結果，”他說。
阿琳·特里博萊是位於法屬新喀里多尼亞的法國發展研究所的科學家，她說，二氧化碳排放量的增加也可能增加由鑽入珊瑚礁的微小生物引起的侵蝕風險。
她在夏威夷進行的實驗表明，當大氣中二氧化碳的水平從百萬分之 400 躍升至百萬分之 750 時，珊瑚礁的溶解速度將加快 48%。為了說明這一點，目前大氣中二氧化碳的水平為百萬分之 387。
美國地質調查局的金伯利·耶茨說，隨著海平面上升並攪動沉積物，珊瑚也可能難以應對。這會使珊瑚礁上方的水變得渾濁，從而減少珊瑚礁藻類產生食物所需的陽光。
“我們研究的大多數群落已經顯示出大量的沉積物溶解，”耶茨說，她位於佛羅里達州聖彼得堡。“許多群落目前無法跟上海平面上升的速度。”