珊瑚方舟

环境污染和全球性气候变暖已经让昔日美丽的珊瑚礁风光不再，甚至给珊瑚带来了灭顶之灾
【英国《新科学家》周刊文章】题：人造珊瑚礁
印度洋的远海，在接近海面的一片岩石上，潜水员们正在种植珊瑚礁。它的骨架———一副钢架——被安置在水下几米深的海床上，他们围着钢架游动，用线把小块的活珊瑚固定到上面。最后，一个人接通了一根从水面筏子上垂下来的电缆，几秒钟后，钢架周围开始升起小小的氢气泡。
他们正在制造“生物岩石”。在筏子上有一排太阳能电池，当电流通过钢架时，海水便会发生化学反应，在钢架上形成一层石灰岩，珊瑚虫是难以抗拒这种岩石的诱惑的。最后，金属框架将被覆盖在绚丽多彩的珊瑚丛林之下。
拉响全球珊瑚礁警报
实验是今年3月在西印度洋马斯卡雷讷岭半岛的一处海岸上进行的。实验由海洋生物学家托马斯·戈罗和工程师兼建筑师沃尔夫·希尔伯茨组织，10多年来他们一直在世界各地种植人造礁石。
戈罗和希尔伯茨并不是搭建人造岩石的创始人，但他们认为自己建造的岩石结构是迄今最好的。珊瑚似乎也喜欢这些建筑结构，很容易就生长起来并且越来越牢固。现在很多珊瑚礁和依靠珊瑚礁为生的生物都在艰难求生，对于在那里靠捕鱼为生的人们而言，这些人造珊瑚“方舟”能够为他们开辟一条生路。戈罗和希尔伯茨甚至声称，生长在他们建造的礁石上的珊瑚与普通珊瑚相比，其在环境改变压力下继续存活的可能性要大10倍以上。如果他们所言非虚，对于世界上大部分珊瑚而言，这些钢架也许是能挽救它们的少数残存希望之一。
形势从来没有如此紧迫：世界各地的珊瑚礁普遍面临威胁。设在澳大利亚的全球珊瑚礁监测网估计，在过去的几十年间，全球超过1/4的珊瑚礁已经死亡，而且在未来20年里，还有至少1/4的珊瑚礁会消失。
珊瑚礁生存面临的威胁来自多个方面，包括渔业造成的直接毁坏以及农场和城市排放入海的富养物质造成的污染等。但全球变暖似乎是所有威胁中最严重的一种。
珊瑚虫依靠水中的食物小颗粒为生，在生长过程中，它们会释放出碳酸钙，在身体周围形成保护性骨骼。在附着于珊瑚上、可以进行光合作用的海藻的帮助下，珊瑚虫还从阳光中获取能量。是这些海藻赋予珊瑚以鲜艳的色彩，但海藻对水温的任何微小上升都十分敏感：水温升高仅1摄氏度都会迫使它们离开珊瑚虫，使珊瑚“漂白”。没有海藻提供能量，珊瑚通常会死亡。
大量珊瑚礁的漂白现象已经屡见不鲜。例如，1998年，变暖的海水杀死了印度洋的大多数珊瑚。随后在2002年，整个南太平洋范围内的珊瑚出现死亡，澳大利亚大堡礁的情况尤其严重。
现在新的威胁出现了。随着大气中二氧化碳含量增加，海水中的二氧化碳含量也在上升，研究人员认为，这会阻止珊瑚虫制造骨骼。
人造礁石媲美天然礁石　
人造礁石可以挽救颓势吗？戈罗说，传统的礁石设计做不到。从20世纪50年代起，人们就开始利用金属废料和汽车轮胎等废物搭建人造礁体，希望能增加鱼类和甲壳类动物的产量。最近，人们用塑料、钢材和水泥建造礁体，但它们比天然礁体要贫瘠得多。
然而，更加复杂的生物礁石则有效得多。这种构想是在20世纪70年代中期产生的，当时在得克萨斯大学工作的希尔伯茨想用浸在海水中的电极来模拟贝壳和礁石的生长方式。
当电子和海水中的氢离子结合时，电解的水会在阴极产生氢气气泡。为了补偿失去的氢离子，海水中的碳酸会在阴极附近分解，释放出氢离子和碳酸根离子。希尔伯茨注意到，当碳酸根离子浓度达到一定水平时，阴极就会形成一种主要由碳酸钙构成的石灰岩——霰石。
希尔伯茨推想，如果利用太阳能等可再生能源来发电，人们就可以用低成本制造各种形状、各种尺寸的石灰岩“礁石”。他在实验中发现，钢架附着物的厚度每年可以增加5厘米。这种结构几乎无须维护，一旦受损甚至可以自我修复。等这种石灰岩生长到类似天然礁石的时候，珊瑚虫很快就会在上面繁殖。
然而，有些海洋科学家担心电离过程可能会对活着的珊瑚造成损害。因此希尔伯茨开始测试电离作用的影响。他把埃尔克霍恩珊瑚附着到海下的两副钢架上，其中一副通上微弱电流，另一副没有电流通过。他说：“没有出现任何异常现象，相反，在电离钢架上的珊瑚生长得很兴旺。”
1988年，正在加勒比海研究珊瑚生长的牙买加海洋生物学家戈罗得知了希尔伯茨所做的工作，便和他一起共同为全球珊瑚礁联盟（GCRA）工作了10多年，这个保护性组织致力于保护珊瑚礁、并在世界各地建筑生物礁石。
一般来说，这种结构搭建在一个直径达12米的穹顶形钢架上，大约需要花费1000美元。目前最大的钢架是安置在马尔代夫海域的七副钢架中的一副，长40米，宽8米。
每块生物礁石所需的电能很少。以100平方米的礁石为例，它生长所需的电能不到300瓦。现在建造的礁石大多数是通过岸上或者附近筏子上的太阳能电池获取能量，戈罗还在考虑在海床上安置潮汐涡轮机来发电。
更重要的是，生活在这种人造礁石周围的各种生物似乎与天然环境中的没有区别。设在马来西亚古晋的热带研究和保护中心的环境学家史蒂夫·奥克利说：“（巴厘岛生物礁石上的）珊瑚表现很不错，这里鱼的种类丰富，当然，生活在这片珊瑚礁的鱼比在附近天然礁石上的要多得多。”
事实上，研究人员认为，人造礁石上的珊瑚比天然系统中的珊瑚更能适应污染和全球变暖等环境压力。每只珊瑚虫不需要消耗那么多能量制造钙质骨骼，因此可以把更多能量用于生长和繁殖，这似乎令它们能够更好地克服环境压力。戈罗和希尔伯茨估计生物岩石上的珊瑚生长速度比一般岩石上的要快三四倍，而且对于足以杀死大多数天然岩石珊瑚的情况，生物岩石珊瑚的适应能力是惊人的。戈罗说：“例如在马尔代夫的大部分地区，只有不到5%的珊瑚从1998年的灾难性漂白现象中逃过一劫。在我们的生物岩石结构中，80%以上的珊瑚不仅存活下去，而且繁荣起来。”
建造珊瑚“挪亚方舟”
在这些成果的鼓舞下，戈罗和希尔伯茨希望建立几十或几百平方米的小型珊瑚园，使珊瑚礁免受全球变暖的威胁。他们希望这些“方舟”能够最终用于珊瑚大面积死亡地区的重建。
但是还存在一些问题。目前还没有人知道二氧化碳在海水中浓度的上升会对生物岩石上的珊瑚产生怎样的影响。戈罗承认，人造珊瑚礁也不可能做到和天然珊瑚礁一模一样。细微的差别会影响珊瑚群落生态竞争的平衡，因此最后的生物组成可能有所不同。而且贪婪的猎食者——例如以珊瑚为食的海蛇和刺冠海星——仍然是个难题。以前，这些海星曾经对澳大利亚的大堡礁造成过严重的危害。
一些专家怀疑人造礁体是否具有戈罗和希尔伯茨所说的全部优点。为了证实希尔伯茨和戈罗的设想是有依据的，其他科学家需要看到实实在在的数据。
首先承认需要进行更多研究的是生物岩石的支持者们。Komodo基金会（印度尼西亚一家资源保护和社会发展慈善机构）的创建者和领导者科迪·什瓦科说，人们还没有完全搞清楚为什么这个过程会加快珊瑚的生长速度并使动物更加健康。她说：“我们需要做更多工作，利用可控环境下取得的参数进行实验，以求更好地了解这个过程。”戈罗表示同意，而且全球保护珊瑚礁联盟也正在和什瓦科合作，在印度尼西亚开展一项研究。戈罗和希尔伯茨对用生物岩石建造海堤和防波堤的地基也很感兴趣，他们估计这种堤坝的造价仅为同类水泥堤坝的1/10，非常适合面临海面上升威胁的发展中国家使用。

由于自然因素和人为破坏，著名的澳大利亚大堡礁正逐渐走向哀落。

为印度洋的一片礁石安装提供能量的太阳能电池

生态礁石的框架

在马尔代夫的伊胡鲁湾安置的生态礁石