我们还有时间拯救大堡礁

“已经相当确定的是，如果你把现在的珊瑚放到未来的环境中，它们很可能会死亡，”米哈伊尔·马茨解释道。如今，这种相当直白的措辞似乎有些轻描淡写了。就在本周， 《自然》杂志上的一篇论文详细描述了 2016 年和 2017 年大堡礁接连发生的白化事件中，大堡礁一半的珊瑚礁都消失了。

“但是，”马兹轻描淡写地说道，“这是否意味着当珊瑚在现实生活中遇到这些条件时，它们都会死亡？不一定。这取决于它们能够进化到什么程度。”

马茨是德克萨斯大学奥斯汀分校的进化生物学家，作为一名珊瑚研究人员，他的前景似乎出人意料地充满希望。在今天发表在《PLOS Genetics》上的一项研究中，马茨和合著者计算了澳大利亚珊瑚适应气候变化（至少在一段时间内存活下来）的可能性。根据他们的模型，由于传统的良好进化，大堡礁的一些珊瑚将能够至少再存活一个世纪，比目前最坏情况的估计多出 50 多年。

与我们通常在谈论气候变化时谈论的模型不同，马茨团队建立的模型是遗传模型，而不是气候模型。换句话说，他们不只是问现代珊瑚在更温暖的海洋中会如何生存，他们还问珊瑚如何随着时间的推移很好地适应变暖的水域。马茨在电话中解释道：“珊瑚适应气候变化的能力是预测未来珊瑚会发生什么的方程式中缺失的最大数字。”为了回答这个问题，马茨的团队从大堡礁的五个地点采集了一种名为鹿角珊瑚的常见造礁珊瑚样本。他们利用这些珊瑚的基因型来估算大堡礁的总体遗传多样性以及幼虫沿着从北向南的洋流的扩散模式。

事实证明，从进化的角度看，有三条关键信息让大堡礁的珊瑚占了上风。他解释说，第一条信息是，目前大堡礁上的每一种珊瑚都生活在各种条件下，包括不同的温度。大堡礁北部的珊瑚平均比大堡礁南部的珊瑚更能适应温暖的水温。第二条重要信息是，这些珊瑚也能适应各种当地条件，它们可以忍受靠近海洋表面的更热、更阳光充足的气候，也可以忍受位于大堡礁深处的更冷的气候。

那么第三种情况呢？由于珊瑚的繁殖方式，它们会在与月亮同步的一次产卵事件中将卵子和精子释放到水中，受精的幼虫可以沿着洋流漂流数百英里，然后定居下来，成长为群落。结果是，大堡礁中部大约 1% 的珊瑚最初来自遥远的北方，那里的气候要温暖得多，马茨解释说。这意味着在大堡礁的一组条件下发展出的适应性有可能传播到其他种群。

所有这些都描绘出了大堡礁整体遗传财富的图景，马茨说，即使种群数量急剧减少，这些财富也可能幸存下来。只有减少幅度远高于 2014 年至 2017 年 50% 的种群数量，大堡礁的遗传多样性才会明显减少。

“因为经历大规模灭绝的珊瑚礁只占整个物种范围的一小部分，所以物种总体上并没有经历太多数量的下降，”马茨指出。即使你真的失去了一个物种中一半的个体，“你会立即失去什么？是的，只有一半最罕见的基因变异只存在于一个个体中，”他说。但至于更常见的变异，他继续说，你只会失去只存在于两个个体中的基因的四分之一，存在于三个个体中的基因的八分之一，等等。只存在于 10 个个体中的变异（“在整个物种中！仍然相当罕见”）消失的概率只有千分之一。

“从基因角度来说，数量越多就越安全，”马茨说。“这就像你口袋里的钱，汽车里的燃料。如果你拥有基因多样性，你就能生存一段时间，因为自然选择总会有一些东西可供选择。”

换句话说，大堡礁的前景可能比最近发生的事件看起来要好：“这种情况会持续一段时间。珊瑚礁可能会大量死亡，然后它们会重新生长，”马茨解释道。“只要这种再生周期继续下去，我相信一切都会好起来。”

马茨承认，不确定性在于他的模型所基于的“如果”陈述。他说，他的模型倾向于低估珊瑚礁的遗传多样性和优势，即使考虑到他的样本是在导致数百万鹿角珊瑚群落死亡的热浪之前收集的。但它对未来变暖速度的看法也比较保守：每十年仅升温十分之一度。这是从最好情况到最坏情况的气候预测范围的中间值，而世界目前的排放路径几乎没有温和的预测。

“干扰越剧烈”——像 2016 年和 2017 年大规模死亡事件那样的戏剧性——“就越有可能出现一些事情，打乱我们的预测，”马茨承认。“气候变化就是事情变得越来越怪异。每一年都比前一年更奇怪。”

从定义上讲，这种不确定性几乎无法建模。计算机模型，无论是气候模型还是人口遗传存活模型，都是基于我们对过去事件如何发展形成现在的理解而建立的。利用记录和观测数据，我们可以近似地了解世界在某些变量下是如何运转的，然后我们试图通过将这些变量调到未知变量中来预测未来。就像调一台信号不好的电视机一样——或者像一个善于洞察你潜意识的通灵者一样——这些模型通常可以向我们展示未来可能出现的大致轮廓，但它们无法展示没有历史类似物的东西。如果以前从未发生过，我们就不可能在计算机模型中让它发生，无论我们有多少数据。

“我希望作者们说得对，”国际珊瑚礁研究学会会长兼夏威夷海洋生物研究所所长露丝·盖茨说。国际珊瑚礁研究学会于 2015 年发表声明，预测到 2050 年，世界上大部分珊瑚礁将消失，比马茨的模型预测的时间提前了整整 50 年。“当我们发表声明时，由于两次全球白化事件，我们已经失去了 30% 的世界珊瑚礁，”盖茨说。“如今，我们已经失去了 50% 的世界珊瑚礁”，包括三分之一的大堡礁。

气候变化造成的损失和未来可能损失之间的差距常常会让科学家和传播者产生分歧。迫切需要引起人们对整个全球系统巨大而史无前例的剧变的关注，这往往会让听众像在弹球手之间失误的弹球一样，陷入失败和冷漠。但如果把画面描绘得太乐观，又有可能给人一种虚假的安全感。马茨呼吁研究所谓的“辅助进化”——即人类可能需要促进珊瑚的自然进化，以帮助它们跟上不断变化的世界的步伐。他说，与珊瑚礁本身的巨大多样性相比，任何基于实验室的进化实验都比不上真实的进化。其他科学家，比如盖茨和她在澳大利亚海洋生物研究所的合作者玛德琳·范奥本，则认为现在不探索珊瑚生存的每一种可能途径，包括辅助进化，已经太晚了。

部分紧张局面源于这样一个事实：珊瑚确实具有适应或进化以适应其环境的能力，但尚不清楚这种能力能够延伸到何种程度。“有证据表明，一些珊瑚能够非常迅速地适应，”俄亥俄州立大学珊瑚生物学家安德里亚·格罗托利 (Andrea Grottoli) 说。“但这不是常态。”

在去年发表的一项研究中，格罗托利研究了红海的“超级珊瑚”，它们能够承受的热应力是 2015 年至 2017 年间大堡礁死亡珊瑚的五六倍。“地球上有些地方已经预先适应了，就像这些地方一样。我们还通过实验证明，一些物种可以在一年内适应热应力，”她指出，这表明某种适应显然是可能的。

“但这可能不是常态，”格罗托利指出。而且这个系统中有太多未知因素，因此无法肯定会发生这种情况。例如，2009 年的一项研究将珊瑚幼虫置于酸化的海水中，让它们形成最初的骨骼结构。“它们只能形成蹩脚的骨骼，”她说——脆弱、易碎、形态不良。如果它们无法在幼虫阶段存活下来，那么成年后应对红海水平温度的遗传能力就没什么用了。

“现在仍有十亿只珊瑚幸存下来，它们经历了一场地狱般的自然选择事件，” 《自然》杂志上发表的论文的主要作者特里·休斯说。这篇论文发现，大堡礁一半的珊瑚在 2015 年至 2017 年底之间死亡。休斯有一种坚定而乐观的态度，这或许是他从 2016 年和 2017 年开始调查澳大利亚的白化珊瑚礁的结果。本周发表在《自然》杂志上的论文只是他发表的一系列研究中的最新一篇，这些研究对珊瑚礁的损失进行了分类。“我们现在的重点应该是确保那些基因多样化的幸存者能够尽可能地恢复。恢复将需要十年时间，这取决于在此期间我们经历了多少次白化事件，”休斯说。这又是一个“如果”的问题。

“当你谈到珊瑚礁变得更具弹性时，我们看到的很多现象都是简单的达尔文适应性的结果——你知道，适者生存，”休斯的合著者、美国国家海洋和大气管理局的马克·埃金说。在任何情况下，如果你失去了一些个体，但有些幸存下来，你通常会留下物种中更坚强的成员。但是，埃金说，如果这些生物继续遭受一次又一次的打击，那么即使是健康的生物最终也会死亡。“大规模灭绝将由许多小规模的灭绝事件叠加而成，”埃金说。“这不是一次大繁荣，然后一切都立即崩溃。”

“珊瑚仍然很多，遗传多样性仍然相当可观，”马茨说。对他来说，他的模型以及它所暗示的额外几十年的回旋余地意味着我们应该加倍努力减少排放，并在我们还能控制气候变化的时候控制住它们。“我看到有人说珊瑚正在死亡，就这样了，再见吧，”他说。他说，如果真是这样，那么做任何事情都为时已晚。相反，他看到了希望——至少现在是这样。“如果我们什么都不做，情况就会变得绝望。我们还有时间恢复理智。”