深入搜寻珊瑚杀手

A diver reels in a line near a bleached colony of boulder star coral at East Flower Garden Bank. 图片由NOAA提供

2016年7月25日，在距离德克萨斯州和路易斯安那州海岸115英里的花园银行国家海洋保护区东岸2号浮标附近的珊瑚礁上，休闲潜水员注意到一些奇怪的事情。The coral, usually glowing with bright yellows and oranges, were pale. 颜色是柔和的。有些是纯白色的。在70英尺深的礁石上，水通常是清澈的，但今天却阴云密布。当潜水员更仔细地观察时，他们发现许多珊瑚礁的海胆和软体动物已经死亡。Other mobile animal species like lobsters and crabs were alive, but they had climbed to the very top of the coral colonies, as if they were trying to escape a toxic environment.

“There seemed to be a depth limit, where death stopped and everything above it was alive,” says Sarah Davies, a Boston University College of Arts & Sciences assistant professor of biology and coral expert, who later examined the scene. “在那个深度下面，只有死亡的毯子。珊瑚似乎在蜕皮；its tissue was falling off, and there was this gray mat of algae that we think was sulfur-oxidizing bacteria.”

这些休闲潜水员向海洋保护区的有关部门报告了大规模的“死亡”现象，即大面积死亡的珊瑚。海洋保护区的澳门威尼斯人注册网站研究人员很快就看到了一个他们从未见过的死区。The Flower Garden Banks National Marine Sanctuary is known to marine biologists for the extraordinary health of its coral, which stood in contrast to the ailing reefs throughout much of the world. 随着消息的传播，东岸的突然死亡震惊了全国大学和海洋澳门威尼斯人注册网站研究所的珊瑚澳门威尼斯人注册网站研究人员。在它被发现后不到一周，戴维斯和几位来自花园银行国家海洋保护区的澳门威尼斯人注册网站研究人员一起登上了加尔维斯顿的R/V曼塔号，前往珊瑚礁。

What they found intrigued them. The dead zone covered six and a half acres, and in much of that area it damaged 70 percent of coral, yet the sanctuary’s West Bank, just 12 miles away, was unaffected. 通常导致墨西哥湾珊瑚大量死亡的罪魁祸首——船只交通和石油泄漏——很快就被排除了。戴维斯和她的同事从“损伤线”和损伤线以上（同一群体的健康部分）收集珊瑚样本，并将它们带回实验室。

“我们正在调查所有基因在那一刻的反应，”她说。“It’s like blood draw or a temperature test to see how the coral feels.”

In fact, coral researchers like Davies can generally tell how a coral feels just by looking at it. 如果它的颜色很鲜艳，它就很兴旺。如果它是白色的——正如珊瑚澳门威尼斯人注册网站研究人员所说的“漂白”——它正在失去主要的食物来源，可能会死亡。这是因为珊瑚的颜色来自于它获取营养的同一个地方：一种叫做共生菌的藻类，它生活在珊瑚息肉的体内，为它提供通过光合作用产生的营养。It’s one of nature’s stranger symbiotic relationships. Algae is a plant. The coral polyp is an animal, one that turns calcium carbonate in seawater into hard skeletons, which pile up by the millions to form reefs on oceans around the world. So corals are a combination of plants, animals, and rocks, none of which would be there without the other two.

珊瑚礁为数千种海洋生物提供了栖息地，并保护海岸线免受公海的侵害，几个世纪以来，珊瑚礁遭受了商业捕鱼活动的破坏。现在，在美国国家科学基金会RAPID合作基金和美国国家科学院海湾澳门威尼斯人注册网站研究项目的早期职业澳门威尼斯人注册网站研究奖学金的帮助下，戴维斯正试图测量气候变化和特定天气相关事件（如飓风）对珊瑚造成的风险。

2017年2月，在神秘的东岸死亡事件发生7个月后，戴维斯和其他大约40名澳门威尼斯人注册网站研究人员——化学家、生物学家、微生物学家和物理海洋学家——聚集在加尔维斯顿，分享了他们对这一事件的澳门威尼斯人注册网站研究，并提出了他们对其原因的理论。

“We all came up with the same general hypothesis,” says Davies. “但机制有点不同。”

普遍的共识将这一致命事件归咎于“缺氧发作”，即水中氧气急剧下降，使硫氧化细菌得以繁殖。“这可能发生在几个小时之内，”戴维斯说。“It was very short. 我个人的看法是，我们永远不会知道它是如何发生的，但在死亡之前的那个季节，德克萨斯州发生了大量的洪水。”

确切地说，在发现死亡的三个月前，休斯敦在短短12小时内下了16英寸的大雨。The event, known as the Tax Day Floods, because it happened on April 17 and 18, swelled the rivers of southeast Texas. 河水溢出堤岸，带着大量泥沙流入墨西哥湾。这次洪水，加上异常高的降雨量，最终导致了东岸以上水域的分层。

戴维斯说：“当这种情况与温暖的夏天同时发生时，你就会看到表面有温暖的淡水。”“我们认为，这些温暖的海水，加上富含氮的淡水径流，可能导致了浮游生物的大量繁殖。然后，当这些浮游生物死亡时，它们会下沉，这些死亡物质会停留在分层水层的顶部，最终形成一个缺氧（低DO或溶解氧）区。There is evidence that there was low DO in the water near the East Bank at the time of the die-off.”

加尔维斯顿研讨会上的一名澳门威尼斯人注册网站研究人员提出，暴雨造成的地表附近一层朦胧的淡水层可能阻挡了阳光，阻碍了光合作用，最终杀死了浮游植物，减少了氧气。Another thought the oxygen could have been depleted by the decomposition of organic matter swept into the sea by the floods. 第三位科学家指出，海水表面和底部的温度都是有记录以来最高的，这可能会给珊瑚带来压力，使它们容易受到其他威胁。Ultimately, the researchers would conclude that they could find no smoking gun.

六个月后，当珊瑚科学家们还在思考东花园岸珊瑚死亡的可能原因时，另一个天气事件提供了一个检验风暴径流理论的机会。Over a four-day period in August 2017, Hurricane Harvey dumped 60 inches of rain over much of eastern Texas. 对数百万人来说，哈维是一种危及生命的恐怖，但对几十名珊瑚科学家来说，这是一个机会，可以了解热带风暴是否是另一种使珊瑚礁处于危险之中的因素。当哈维接近德克萨斯州海岸时，几名澳门威尼斯人注册网站研究人员甚至跑到花园滩，采集样本，为未来的数据建立基线。

今年10月，也就是哈维飓风过后的两个月，澳门威尼斯人注册网站研究人员回到了花园，寻找与“纳税日洪水”之后类似的白化和其他死亡迹象。戴维斯不得不错过那次旅行，但她是2018年7月第二次旅行的首席底栖动物科学家。戴维斯说，数据足以回答哈维的问题。她说，飓风并没有破坏珊瑚礁，她认为她知道为什么。

“2016年的风暴是一场完美的风暴，”她说。“导致2016年8月死亡的原因是强烈的水柱分层，而分层正是飓风期间不会发生的。A hurricane mixes everything up, which is the opposite of stratification. The Flower Garden Banks seem to have been buffered from the effects from Harvey. 他们做得很好。”

然而，在其他地方，戴维斯的澳门威尼斯人注册网站研究结果却不那么令人鼓舞。另一个涉及佛罗里达群岛珊瑚礁的长期项目揭示了广泛和持续的死亡。这个项目是她在北卡罗来纳大学（University of North Carolina）做博士后时开始的，由美国国家科学基金会（National Science Foundation）资助。该项目还澳门威尼斯人注册网站研究了珊瑚礁对海水温度上升的反应，并将靠近海岸的珊瑚礁的健康状况与远离海岸的珊瑚礁的健康状况进行了比较。在过去的三年里，戴维斯与北卡罗来纳大学的澳门威尼斯人注册网站研究人员合作，从佛罗里达、伯利兹和巴拿马海岸的两种珊瑚中采集了数百个岩心，比较了它们的微生物群，并注意到不同珊瑚礁区和不同物种之间的差异。

Despite all of that data, drawing conclusions has been difficult. 例如，在飓风“厄玛”过后，澳门威尼斯人注册网站研究小组发现佛罗里达州近海珊瑚礁的死亡率接近100%，而近海珊瑚礁的死亡率要低得多，尽管近海珊瑚礁面临着大量大量硝化淡水的流入。戴维斯觉得这很奇怪，她怀疑大多数离岸死亡不是由厄玛造成的，而是由疾病造成的。

“疾病是加勒比地区的一个大问题，”她说，而我们对此几乎一无所知。我们称它为“白色瘟疫”，因为组织会脱落，我们认为这与气候有关。斯克里普斯海洋学澳门威尼斯人注册网站研究所已经记录了100多年的水温，就在本周，它记录了有记录以来最热的温度。!我们认为这是多重压力源之一。我们观察到藻类和珊瑚之间的共生关系变得越来越难以维持，但我们不知道为什么。”

The good news, says Davies, is that some coral species, and individuals within a species as well as certain sites, appear to be fine. 有赢家，也有输家。为什么?这是戴维斯和她的同事们希望弄清楚的另一件事。