本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
在澳大利亞大堡礁令人眼花繚亂的突出礁石之中，隱藏著一個巨大但鮮為人知的結構。與它更著名的鄰居不同，這個構造並非由珊瑚構成，珊瑚是那些觸手狀的小動物，它們構建了我們所知的巨大、色彩斑斕的碳酸鈣結構——珊瑚礁。相反，這個鄰近的特徵是由厚厚的一堆空置的碳酸鈣骨骼構成，而這些骨骼竟然來自植物。
這些空骨骼堆積層可以達到 65 英尺厚，位於水面下約 100 英尺處，並且根據新的 雷射雷達和聲納資料，呈現出奇怪的圖案：複雜的網狀物、環狀物和波紋。
也許你想親眼看看這種造成這一切的植物。它的名字是Halimeda（仙掌藻），它給人一種奇妙的仙人掌印象。它也很受家庭水族館愛好者的歡迎，他們發現它能很好地適應他們的水箱。
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Halimeda（仙掌藻）是一種綠藻，一種早期進化的植物，它產生的葉綠素色素與我們在陸地植物中看到的相同，賦予它令人愉悅的色調。顯然，這種植物非常常見，甚至有專門模仿它的海龍魚。
即使對於藻類來說，Halimeda（仙掌藻）的生物學特性也很奇特。與大多數陸生植物不同，它為自己構建了堅硬的礦物骨骼和盔甲，使其成為植物世界中的一種脊椎動物。但是，Halimeda（仙掌藻）的骨骼不是由硬化我們骨骼的磷酸鈣構成，而是由碳酸鈣以一種稱為文石的尖銳結晶形式強化。碳酸鈣以其他形式而聞名，因為它存在於產生洞穴和混凝土的石灰岩、蛋殼、貝殼和珊瑚骨骼中。
如果一種擁有礦物骨骼的植物還不夠奇怪，那還有更奇怪的。在這種骨骼內部，你不會發現像陸生植物中那樣緊密排列的微小細胞。相反，這種植物會生長出稱為管狀體的長而高度分支的管道（有點像真菌菌絲），但沒有任何形式的細胞壁或分隔。
這種植物仍然分裂其 DNA 和包含 DNA 的儲存隔間（細胞核），但與地球上幾乎所有其他生命形式不同，該生物體永遠不會將子核分隔成獨立的細胞。也就是說，這種植物是合胞體——實際上是一個巨大的細胞——並且所有細胞器都可以在細胞質中自由移動。
它們確實會移動。Halimeda（仙掌藻）更令人驚訝的能力之一是它習慣於在夜間將其捕獲光線、產生食物的葉綠體排入內部儲藏室，在短短一小時內，就真正地將鮮豔的綠色植物變成幽靈般的白色。相反的過程發生在黎明之後。
這種植物費盡心思地做到這一切是為了阻止像偷葉綠體的海蛞蝓這樣的食草動物，它們可能想要吃夜宵（這種海蛞蝓具有劫持葉綠體並利用它們來餵養自己和為自己供氧的驚人能力。）Halimeda（仙掌藻）透過產生味道難聞的有毒化學物質，以及在其組織中佈滿前面提到的令人討厭的尖銳文石晶體，來強調它對這種行為的反對。
地球上只有少數其他生物體具有與 Halimeda（仙掌藻）相同的自由自在的無細胞生活方式，而且它們都很奇怪。原生質體黏菌最有名，但被稱為巨型深海原生生物、玻璃海綿和一些真菌也擁有開放的細胞結構。我認為有人可以透過研究這些截然不同且遠緣相關的合胞體生命形式，並試圖找到哪些共性有利於這種生物學特性，從而撰寫一篇引人入勝的博士論文（也許他們已經這樣做了！）。
Halimeda（仙掌藻）生物學的另一個驚人之處是它們驚人的生長速度——它們的生物量每 15 天翻一番。一個個體在短短 68 天內產生了 359 個新的節段。考慮到這些植物通常生活在水面以下 100 英尺或更深的地方，那裡的光線被過濾和減弱，這一切就更加引人注目了。
因此，很容易理解巨大的 Halimeda（仙掌藻）堆積層是如何形成的。由於這種瘋狂的生長（以及植物 90% 是文石的事實），Halimeda（仙掌藻）脫落的骨骼會在大堡礁等地的海底形成巨大的堆積層，深度達數十英尺，並形成“生物礁”。
這個引人入勝且略帶希臘羅馬風格的術語指的是任何類似珊瑚礁的生物結構，它由海洋無脊椎動物或藻類脫落、破碎和破裂的貝殼、刺、骨骼或其他硬質碎片堆積而成。在活躍的 Halimeda（仙掌藻）生物礁頂部，覆蓋著一層綠色的活植物，這些植物繼續堆積。隨著碎片積累數千年，它們最終可能會膠結成岩石，成為生物學與地質學相遇的地方。
大量廢棄植物部分的形成也意味著，當它們分解時，它們會極大地貢獻於環繞我們星球熱帶地區的白色碳酸鹽沙灘——有時甚至比附近的珊瑚礁貢獻更大。
Halimeda（仙掌藻）生物礁並非僅見於大堡礁附近。在印度尼西亞附近的爪哇海東部、加勒比海西南部和澳大利亞北部的帝汶海也曾發現過它們。它們似乎形成於靠近大陸架的冷而富含營養的水域上升流發生的地方。在大堡礁，肥沃的冷水注入是透過外陸架珊瑚礁的狹窄裂縫發生的。
儘管大堡礁的生物礁已被人們瞭解數十年，但在《珊瑚礁》雜誌的一份新報告詳細介紹之前，一直沒有對其範圍進行現代調查。新資料顯示，它們覆蓋了約 6,000 平方公里——與特拉華州的大小大致相同。生物礁的面積和體積超過了鄰近的珊瑚礁，但未超過整個大堡礁，後者面積更大，達 345,000 平方公里。
儘管如此，6000 平方公里仍然是一個令人印象深刻的面積，是 30 年前最後一次估計的三倍大。低估的部分原因是舊地圖的目測不準確，舊地圖實際上圈定了 3474 平方公里，這個事實只有在舊地圖數字化後才被發現。但新的調查還揭示了以前未知的生物礁大面積區域，面積約為 1740 平方英里，位於先前繪製區域的北端。
大堡礁生物礁被夏洛特公主灣的一個明顯的缺口隔開，在那裡澳大利亞海岸從南北走向急劇轉向東西走向。科學家們推測，這種突然的轉向擾亂了向北的沿岸流，干擾了對生物礁形成至關重要的冷水營養物質注入。
新的地圖和掃描還揭示了令人吃驚的新結構。以前，人們認為死亡的 Halimeda（仙掌藻）骨骼堆積形成了波浪狀的平行山脊和槽，厚度約為 5 到 20 米，偶爾還會夾雜著一個土墩。來自機載雷射雷達——海底飛機雷射測量——和多波束迴聲探測器的新資料顯示，地形遠比這複雜得多。
a) 使用平行迴聲探測器剖面圖對大堡礁生物礁結構的舊解釋 b) 基於同一區域 3D 雷射雷達測深的新地形圖。致謝：McNeil 等人 2016 年
水下景觀似乎是由網狀結構、環狀結構以及最終從西向東移動的起伏結構組成的織物。
在外堡礁附近，盛行著蜂窩狀網路，其頂部有尖銳的較高、蜿蜒的山脊，約佔生物礁表面積的 16%。另有 16% 由直徑約 200-250 米的環狀土墩構成。當環狀物向西變得稀疏時，它們也變得更大。有些環狀物寬達 500 米——相當於五個多足球場的長度。在生物礁的西側，是低矮的波浪狀山脊的起伏地形。這種地形型別佔生物礁的 68%。
對於這些奇特的形狀，有許多可能的解釋，儘管科學家們尚不清楚哪一種是正確的，因為他們還沒有足夠的資料來驗證它們。生物礁形成之前海底的輪廓可能有助於塑造這些形狀。生物礁也可能容易以產生網路和環狀物的方式坍塌。
這些形狀既讓科學家們感到困惑，也暗示著在大堡礁背風面正在發生一些非常有趣的事情。如此巨大的結構可能幾乎不為外界所知，並且是由本質上是造礁植物的物質構成的，在我看來，這簡直太奇妙了。
參考文獻
McNeil, Mardi A.，Jody M. Webster，Robin J. Beaman 和 Trevor L. Graham。“澳大利亞大堡礁 Halimeda（仙掌藻）生物礁空間分佈和形態的新約束。”《珊瑚礁》：1-13。