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经历五次“死而复生”的大堡礁

编著:中科院地质地球所 李娴     来源:https://mp.weixin.qq.com/s/GYDy6LsrHiuPB2FMdAZrZQ

免责声明:本文为转载,文中观点仅供地学爱好者参考,不代表本网站观点和立场。

位于澳大利亚东北海岸的大堡礁(Great Barrier Reef)是世界上规模最大的珊瑚礁群,由近3000个珊瑚礁岛组成,它纵贯于澳大利亚东北昆士兰州外的珊瑚海,北起托雷斯海峡,南至南回归线以南,绵延伸展共有2300公里左右(图1绿色区域)。


图1


大堡礁的自然景观非常特殊,在1981年被列入世界自然遗产名录,最负盛名的是它的水下世界,这里有地球上最大的生物结构,容纳了四分之一已知的海洋生物,许多生物异常美丽,多彩多形的生物形成了这里的海洋奇观。在此献上几张大堡礁的“美照”:







1
大堡礁这个庞大结构是怎么形成的呢?


它的创造者是一种被称为珊瑚虫的微小生物,它们群居在一起,像水下的摩天大楼。


珊瑚虫


珊瑚虫无法独自建造珊瑚礁,它们需要体型更小的合作伙伴,在珊瑚虫的每个触角上有几百万个棕色的小点,每个点都是一株微小的植物,这就是珊瑚虫的共生藻。

共生藻


它们帮助珊瑚虫将阳光转化为食物和能量,珊瑚虫通过这种神奇的合作关系,将水中的矿物质转化为石灰石,用来建造它们的石灰质骨骼。每个珊瑚族群都以这种方式生长,最终形成了美丽的珊瑚礁。



清澈而温暖的热带浅海海域非常适合珊瑚的生长,珊瑚喜欢浅水区,因此,随着冰期全球海平面的高低变化,大堡礁也不断上演“死而复生”。


今年5月发表在《Nature Geoscience》上的一篇文章对此作出了详细的描述。论文作者—悉尼大学的Jody Webster及其同事在大堡礁各处钻取岩心,综合对珊瑚礁化石的沉积学、生物和地质年代记录加以分析,发现大堡礁在过去三万年里上演了五次死亡和重生。前两次大堡礁因为海平面下降致使珊瑚露出水面而覆灭。距今更近的那三次则因为海水太深无法生存,以及被来自陆地的沉积物掩埋。因此,现代的大堡礁已是第五代。

如下图2所示,第一代大堡礁形成于三万多年以前,随着末次冰期的兴起(3-2.2万年前),海平面开始下降,珊瑚礁露出水面被日光暴晒进而死亡,新的珊瑚在海平面以下的新区域生长起来,第二代大堡礁形成。随着冰期的持续推进,末次冰期达到极盛期(2.2-2.1万年前),海平面进一步下降,新生珊瑚也随之死亡。


后来,随着冰川逐渐融化,海水上升,珊瑚开始在大陆架的边缘生长,一个新的大堡礁形成了,这便是第三代Ⅰ期大堡礁。随着海平面持续上升,末次冰期进入衰落期(1.7-1.3万年前),新形成的珊瑚礁被沉积物的堆积“溺毙”,又有一层珊瑚在它上方形成,即第三代Ⅱ期大堡礁。


当冰川进入退缩期(1.3-1万年前),海平面持续上升,海洋内流入了更多的沉积物,淹没了第三代Ⅱ期大堡礁,这又为新一层(第四代)珊瑚礁的形成做好了准备。随着海平面持续上升,滨海区域向内陆推进,现代(第五代)大堡礁在从前一直是陆地的区域成长起来。



(Webster et al., Nature Geoscience)

图2


大堡礁的重生能力令人振奋。它作为一个生态系统,对海平面高度和温度的变化有一定的自我恢复能力,但它能不能第六次起死回生就是个未知数了。如今的威胁不同以往,这是一场叫作珊瑚白化的危机。


什么是珊瑚白化呢?

2


我们前面说到,珊瑚是珊瑚虫和其体内海藻的共生体。健康的珊瑚会出现红、黄、绿、蓝、紫等各种美丽的颜色,而这些颜色其实是珊瑚虫体内共生藻的颜色,共生藻为珊瑚虫提供了大部分养料,但如果水温过高也会产生毒素。在这种情况下,珊瑚虫就会将共生藻从体内驱逐出去,而珊瑚也会因此失去颜色,显现出白色,这是珊瑚的一种病态特征。珊瑚虫可以忍受偶尔的白化,但如果持续时间过长,它们就会死亡。



因此,从短期来看,全球变暖对大堡礁确实是个严峻的威胁。如果有一天海水温度再次下降,毫无疑问,大堡礁还会再次重返世界。但谁知道水温什么时候才会降下来呢?


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