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經歷五次“死而復生”的大堡礁

編著:中科院地質地球所 李嫻     來源:https://mp.weixin.qq.com/s/GYDy6LsrHiuPB2FMdAZrZQ

免責聲明:本文為轉載,文中觀點僅供地學愛好者參考,不代表本網站觀點和立場。

位于澳大利亞東北海岸的大堡礁(Great Barrier Reef)是世界上規模最大的珊瑚礁群,由近3000個珊瑚礁島組成,它縱貫于澳大利亞東北昆士蘭州外的珊瑚海,北起托雷斯海峽,南至南回歸線以南,綿延伸展共有2300公里左右(圖1綠色區域)。


圖1


大堡礁的自然景觀非常特殊,在1981年被列入世界自然遺產名錄,最負盛名的是它的水下世界,這里有地球上最大的生物結構,容納了四分之一已知的海洋生物,許多生物異常美麗,多彩多形的生物形成了這里的海洋奇觀。在此獻上幾張大堡礁的“美照”:







1
大堡礁這個龐大結構是怎么形成的呢?


它的創造者是一種被稱為珊瑚蟲的微小生物,它們群居在一起,像水下的摩天大樓。


珊瑚蟲


珊瑚蟲無法獨自建造珊瑚礁,它們需要體型更小的合作伙伴,在珊瑚蟲的每個觸角上有幾百萬個棕色的小點,每個點都是一株微小的植物,這就是珊瑚蟲的共生藻。

共生藻


它們幫助珊瑚蟲將陽光轉化為食物和能量,珊瑚蟲通過這種神奇的合作關系,將水中的礦物質轉化為石灰石,用來建造它們的石灰質骨骼。每個珊瑚族群都以這種方式生長,最終形成了美麗的珊瑚礁。



清澈而溫暖的熱帶淺海海域非常適合珊瑚的生長,珊瑚喜歡淺水區,因此,隨著冰期全球海平面的高低變化,大堡礁也不斷上演“死而復生”。


今年5月發表在《Nature Geoscience》上的一篇文章對此作出了詳細的描述。論文作者—悉尼大學的Jody Webster及其同事在大堡礁各處鉆取巖心,綜合對珊瑚礁化石的沉積學、生物和地質年代記錄加以分析,發現大堡礁在過去三萬年里上演了五次死亡和重生。前兩次大堡礁因為海平面下降致使珊瑚露出水面而覆滅。距今更近的那三次則因為海水太深無法生存,以及被來自陸地的沉積物掩埋。因此,現代的大堡礁已是第五代。

如下圖2所示,第一代大堡礁形成于三萬多年以前,隨著末次冰期的興起(3-2.2萬年前),海平面開始下降,珊瑚礁露出水面被日光暴曬進而死亡,新的珊瑚在海平面以下的新區域生長起來,第二代大堡礁形成。隨著冰期的持續推進,末次冰期達到極盛期(2.2-2.1萬年前),海平面進一步下降,新生珊瑚也隨之死亡。


后來,隨著冰川逐漸融化,海水上升,珊瑚開始在大陸架的邊緣生長,一個新的大堡礁形成了,這便是第三代Ⅰ期大堡礁。隨著海平面持續上升,末次冰期進入衰落期(1.7-1.3萬年前),新形成的珊瑚礁被沉積物的堆積“溺斃”,又有一層珊瑚在它上方形成,即第三代Ⅱ期大堡礁。


當冰川進入退縮期(1.3-1萬年前),海平面持續上升,海洋內流入了更多的沉積物,淹沒了第三代Ⅱ期大堡礁,這又為新一層(第四代)珊瑚礁的形成做好了準備。隨著海平面持續上升,濱海區域向內陸推進,現代(第五代)大堡礁在從前一直是陸地的區域成長起來。



(Webster et al., Nature Geoscience)

圖2


大堡礁的重生能力令人振奮。它作為一個生態系統,對海平面高度和溫度的變化有一定的自我恢復能力,但它能不能第六次起死回生就是個未知數了。如今的威脅不同以往,這是一場叫作珊瑚白化的危機。


什么是珊瑚白化呢?

2


我們前面說到,珊瑚是珊瑚蟲和其體內海藻的共生體。健康的珊瑚會出現紅、黃、綠、藍、紫等各種美麗的顏色,而這些顏色其實是珊瑚蟲體內共生藻的顏色,共生藻為珊瑚蟲提供了大部分養料,但如果水溫過高也會產生毒素。在這種情況下,珊瑚蟲就會將共生藻從體內驅逐出去,而珊瑚也會因此失去顏色,顯現出白色,這是珊瑚的一種病態特征。珊瑚蟲可以忍受偶爾的白化,但如果持續時間過長,它們就會死亡。



因此,從短期來看,全球變暖對大堡礁確實是個嚴峻的威脅。如果有一天海水溫度再次下降,毫無疑問,大堡礁還會再次重返世界。但誰知道水溫什么時候才會降下來呢?


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