[科普中国]-白化的珊瑚礁又变成了彩色？珊瑚：保命而已

五彩斑斓的珊瑚是海洋中美丽的风景线，也是海洋环境的风向标。当海洋环境发生变化，珊瑚的生存环境受到威胁时，彩色就会转为枯骨般的白色。

这就是 珊瑚白化 现象。

（正常珊瑚（左）和白化珊瑚（右） | 参考文献[1]）

珊瑚为什么会白化？

珊瑚为什么会白化？

为了解答这个问题，先要了解珊瑚颜色的本质。它们看上去像是海底的植物，实际上 是由腔肠动物珊瑚虫构成的集合体 。新的珊瑚虫在先辈们的遗骨堆上生长，分泌出碳酸钙作为外壳；长大了之后不断繁殖，珊瑚的枝丫也就越来越茂盛。

因此，珊瑚体 本身呈碳酸钙的白色 。而我们看到的珊瑚色彩，来自寄生在珊瑚身上的共生藻类。这些藻类可以进行光合作用，为珊瑚提供养分。

（多彩的珊瑚 | Wikipedia，Richard Ling / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)）

当海洋环境变化，比如海水温度上升，或者养分缺乏，就有可能 破坏珊瑚和藻类的共生关系 。藻类离开珊瑚体，珊瑚也失去了藻类带有的色素。原本可以被共生藻色素吸收的光，照射到珊瑚本体上，都被反向散射出去，因此使珊瑚呈现出枯骨般惨白的颜色，形成了白化。

如果白化的珊瑚不能尽快修复与共生藻类的关系，就会失去养分来源，最终走向死亡。

但是，2020年5月发表在《当代生物学》上的一项研究中，来自英国南安普顿大学的埃琳娜·博拉蒂 （Elena Bollati） 团队发现了一个神奇的现象： 一些因生存环境恶劣而白化的珊瑚，竟然呈现也了斑斓的色彩 。

（2010~2019年期间，全球多地发现了具有丰富色彩的白化珊瑚 | 参考文献[3]）

不是白化吗？怎么又变色了？

在损失了藻类的情况下，珊瑚上斑斓的色彩似乎只剩一个来源—— 珊瑚本体 。可是，原本是白色的珊瑚怎样才能产生五彩斑斓的颜色呢？

科学家们做了一个假设：随着温度升高，珊瑚上共生藻类减少，原本能被藻类色素吸收的光，照射到了珊瑚的外壳上。为了避免被大量的光灼伤，珊瑚会产生 荧光蛋白 和 色素蛋 白 ，用于产生色素，吸收部分光线。这些色素最终让珊瑚展现出缤纷的色彩。就好比我们在太阳底下晒久了，为了防止晒伤，会产生黑色素吸收紫外线，于是就晒黑了。

（一些呈现彩色的白化珊瑚 | 参考文献[3]）

为了证明这个假设，科学家们利用聚焦的红光 （这个波长只会诱发珊瑚白化，不会使其产生绿色荧光蛋白） 促使地衣微孔珊瑚 （ Porites lichen ） 白化，之后分别照射低能量的绿光和高能量的蓝光，观察有没有色素生成。

在照射红光前，健康珊瑚没有呈现荧光色，也就是说没有产生色素：

（珊瑚的色素水平变化过程：白化第0天 | 参考文献[3]）

照射红光11天后，可以明显看到珊瑚颜色褪去，发生了白化。

（珊瑚的色素水平变化过程：白化第11天 | 参考文献[3]）

接下来，科学家使白化了的珊瑚，分别暴露在 绿光 和 蓝光 中。29天后，绿光照射后的珊瑚没有明显变化，但是能量更高的蓝光照射后，白化的珊瑚呈现出了明显的荧光色。

（珊瑚的色素水平变化过程：白化第29天 | 参考文献[3]）

这说明，白化的珊瑚在高能量的光射下，确实会发动自身“潜能”，自己给自己加点颜色。

除了温度升高，其他生成压力导致的珊瑚白化，会不会也进一步让珊瑚产生色素，最后变色呢？

科学家将珊瑚分为两组，让它们都生活在适宜的水温中，其中一组能获得充分食物，而另一组将要忍受饥饿。按照预想， 养分不足的珊瑚出现了因藻体离开导致的白化现象 。 6周后，白化了的珊瑚产生了荧光色素 。

也就是说，无论导致白化的原因是什么，随白化而来的高能量阳光照射，才是珊瑚变色的原因。

（在营养充足和营养不平衡的情况下，珊瑚发生的颜色变化 | 参考文献[3]）

变色，为了保命

变色对珊瑚有什么好处？

科学家们发现一个有意思的现象：巴拿马的孔珊瑚白化事件中，白化后又呈现鲜艳蓝绿色的珊瑚，存活率相当高。

于是，他们推测， “变成彩色”或许是珊瑚的一种自我保护 。

健康珊瑚表面有共生的藻类，可以吸收绝大部分太阳直射光，内部的蓝光通量很低，不足以积累色素，所以珊瑚的表层细胞不需要光保护色素，为白色。

（叶形表孔珊瑚的健康状态，棕色圆圈代表共生藻类 | 参考文献[3]）

白化后，珊瑚失去了共生藻类的保护，强光直射在珊瑚体表，产生了高强度的散射光和反射光， 增强的蓝光迫使珊瑚自身产生了大量的色素保护自己 ，这些色素给珊瑚重新带来了斑斓的色彩。

（叶形表孔珊瑚从白化状态（左）到彩色状态（右） | 参考文献[3]）

一方面，色素降低了强光的反射和散射，另一方面，珊瑚内部光通量减少，又正好再次适宜共生藻居住，藻类得以慢慢回到珊瑚中，重新建立起共生关系，给珊瑚提供营养，还会吸收蓝光。因此珊瑚不用再产生色素保护自己，又变回了最初朴素的样子。

（叶形表孔珊瑚恢复后的状态 | 参考文献[3]）

在这样一圈巧妙的光反馈回路下， 珊瑚变色是它们对极端环境做出的应激反应 ，使自己能更好地适应变化的环境，努力度过生存的难关。

（孔珊瑚（A）和鹿角珊瑚（D）的白化-变色经历 | 参考文献[3]）

但并不是所有变成彩色的珊瑚都能成功度过危机，如果海洋环境持续恶化，海洋温度持续上升，这些珊瑚长期不能恢复和藻类的共生关系，最终还是会因为营养不足而死亡。

在人类看来，珊瑚变成彩色，恢复了鲜艳美丽的模样，但对珊瑚来说，更像是用尽力量面对生存危机，做着最后的抵抗啊……

猜猜看，珊瑚礁大概养育了多少海洋生物？

A.5%

C.50%

B.25%

D.75%

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B 25%。珊瑚礁的面积不到全球海洋0.2%，却养育了海洋中约四分之一的生物。

作者名片

作者：李珩

编辑：悲催的铊宝宝 范可鑫

排版：雷颖

题图来源：参考文献[3]

参考文献：

[1]https://en.m.wikipedia.org/wiki/Coral_bleaching

[2]https://www.iflscience.com/environment/sometimes-stressed-corals-become-even-more-colorful/

[3]Bollati et al., Optical Feedback Loop Involving Dinoflagellate Symbiont and Scleractinian Host Drives Colorful Coral Bleaching, Current Biology (2020),https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.04.055