氣候變遷與珊瑚健康

珊瑚礁是組成沿岸海洋生態系的重要部分,它是由類似海葵的動物,也就是珊瑚蟲,歷經百萬年以上的時間構建而成。
珊瑚蟲會分泌碳酸鈣,可幫助形成我們稱之為珊瑚礁的結構。珊瑚礁被稱作是海洋生態系的雨林,因其供養為數眾多的其他動物,包括魚類、植物與無脊椎動物。珊瑚礁也支撐著許多熱帶島嶼國家人民的經濟,以其各式各樣資源提供人民生計所需。
氣候變遷≠全球暖化
氣候變遷是一個廣義的辭彙,涵蓋了我們地球上氣候正在發生的所有變化。氣候變遷愈來愈常與全球暖化混淆。事實上,全球暖化是氣候變遷的影響之一;而氣候變遷是地球環境(包括自然與人為過程)累進變遷的結果,地球環境變遷則是多種環境條件變動使然,其中之一便是全球暖化。全球暖化肇因於多種氣體與汙染物被排放進入大氣層,形成一個氣層,吸收太陽進入地球大氣層的熱。換句話說,全球暖化就像是處在溫室裡的狀態。由於氣候變遷,主要是因為人類活動的增加(釋放各種氣體到大氣層、伐木、污染、沿岸地區開發等等),最近幾年各種效應已然增加,像是全球暖化/全球寒冷化、紫外線輻射、增多的天然災害如洪患、旱災與颱風/颶風。
珊瑚健康
珊瑚的健康仰賴於其與單細胞植物的共生關係,這種植物即所謂的共生藻(Symbiodinium sp)。在此共生關係中,珊瑚蟲提供居所、保護與食物給這些微小的細胞,相對的,這些藻類植物細胞則藉由光合作用提供珊瑚蟲能量,並以其色素增添珊瑚蟲美麗的色彩。這個關係對於珊瑚蟲的正常功能與良好健康狀況都非常重要。此相結合的關係構成了所謂的共生功能體(珊瑚蟲+共生藻)。近年來,珊瑚的健康已經受到了來自於天然(海水溫度變化、鹽度與沉積作用等)與人為作用(污染)的不同壓力所影響。當珊瑚受到壓力作用而變得不健康時(參見圖二與四),共生關係將受影響,而珊瑚在失去其夥伴後將更難以存活。
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圖一,圖片來源:Shashank
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圖二,圖片來源:Shashank
珊瑚如何回應壓力?
珊瑚回應壓力有點像我們人類會做的那樣。它們在受損害位置會藉由累積色素,對壓力展現出某種免疫反應(圖三)。珊瑚受到微生物如細菌、病毒或黴菌的影響,會在受感染的位置因累積色素、增加黏液分泌或是珊瑚組織全數死亡(圖四),而在顏色上有所改變(圖三)。這情形在組織與細胞兩個層次上都一直可見。在這種情況下,珊瑚可能顯露出逆境反應,若非暫時性,便會直到病源的細菌效用消逝。
某些珊瑚種類也會分泌一層保護性的色素扮演太陽眼鏡的功能,防衛漸增的紫外線輻射影響。最為常見的反應是,當受到諸如增高的溫度、增多/減少的鹽度、海水pH值改變、沉積物、化學物或污染物所影響,珊瑚會白化(圖二),或者說因為珊瑚蟲與共生藻之間的共生關係被破壞而失去其色彩。當珊瑚發生白化現象,假如不是因為珊瑚蟲失去體內的共生藻細胞,就是因為共生藻的色素減退,或者是兩者兼具。
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圖三,圖片來源:Shashank
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圖四,圖片來源:Shashank
珊瑚白化時,此機制到底發生了什麼事,大家對其仍知之甚少。許多研究顯示出,在珊瑚遭受壓力時會有許多不同的生化與生理上的反應發生,包括珊瑚蟲和共生藻細胞兩者均釋放出毒性氧、排放不同種類的壓力蛋白,以及細胞與組織死亡。不同珊瑚種類面對壓力的反應,也要看珊瑚蟲所共生的共生藻種類。再次說明,與人類類似,對壓力源的反應結果並非所有的珊瑚種類都相同。這取決於不同的特性,諸如珊瑚蟲與共生藻是否強健、其對於特定壓力源之反應模式、它們所生存的周遭環境類型,以及珊瑚在面對壓力時可以多快做出反應等等。
就連比鄰而居的兩個珊瑚種類,在壓力下都可能會顯現出截然不同的反應,而使得個別珊瑚種類彼此差異的主要原因,現在仍無法全然被瞭解。實際上,因為珊瑚蟲與共生藻之間的共生關係,在珊瑚體內進行中的各種程序非常複雜,使得珊瑚共生體的生理實驗研究難以進行及呈現。
※本文與農委會林務局合作刊登

參考資料

※本文與農委會林務局合作刊登

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