要讓珊瑚礁長,就通電吧
2022/12/27  閱覽數 111  作者 撰文:Geetanjali Krishna 分享至


一名女性在印尼峇里島浮潛,探索一座人工珊瑚礁。

憑藉太陽能電流,垂死的珊瑚礁會以驚人速度自我修護──

甚至長在不曾有珊瑚礁的地方

著一艘小船,兩名潛水者從印度安達曼群島(Andaman Islands)出發,遠離未受污染的沙灘及邊緣有紅樹林生長的海岸。大海呈現千變萬化的藍,可是在這個風景如畫的群島周圍的海面下,並非一切都安然無恙。過去20年來,這裡的珊瑚礁歷經數次白化事件、海嘯,及人類活動的壓力。
兩名潛水者── 安吉莉‧莎拉(Anjili Sarah)及桑加梅許‧烏戴(Sangamesh Uday)躍入波浪之中,潛到那片在2019-20年度吸引近50萬名遊客來到這座群島、生意盎然的珊瑚礁。鸚鵡魚及魟魚在周圍游著,潛水者系統地仔細檢視珊瑚是否有藻類或海綿生長、新的海洋生物,以及任何新的損傷。90分鐘後,他們回到船上,比較筆記,很快再度潛入海中。一星期他們要這麼做兩次,有時三次,評估珊瑚及海洋生物多樣性的改變。對單一處珊瑚礁來說這樣的工作量相當多。可是這不是普通的珊瑚礁,莎拉及烏戴也不是普通的潛水者。
他們是為「珊瑚觀察海洋保護協會」(ReefWatch Marine Conservation)工作,這個組織在這座群島天然的珊瑚礁附近,培育了9座人工珊瑚礁。珊瑚觀察的珊瑚礁有通電。一個在水面載浮載沉、安裝太陽能板的浮筒,與人工珊瑚礁的金屬外框連接,持續傳送電流。就跟閃電能刺激瘋狂科學家的作品讓它獲得生命一樣(註:指科學怪人的誕生過程),這個低電壓的電流能加速珊瑚的天然形成過程。
在大自然中,珊瑚累積溶解於海水中的礦物質,形成一層厚厚的基質,以每年半公分的緩慢速度成長。可是就通電的珊瑚礁而言,電流會負擔起部分堆積必要之碳酸鈣的重擔。珊瑚觀察的執行長娜雅塔拉‧傑恩(Nayantara Jain)解釋說:「這讓珊瑚的成長速度比自然生長快上7到12倍。」該組織的潛水者收集自然破裂的珊瑚碎片,用束線帶把它們綁在人工珊瑚礁上。他們也用岩石、貝殼,及水生植物手工製造各式各樣的棲息地。她說:「人工珊瑚礁一設置好,我們便立即看到海洋生物激增。過一段時間,希望它會融合且保護天然珊瑚。」

太陽能充電珊瑚礁的科學原理1970年代,德州大學建築學院的沃夫‧希柏茲(Wolf Hilbertz)在研究貝殼與珊瑚礁的生長時,發現微弱電流通過放在海水裡的兩顆金屬電極之間時,溶解的礦物質會堆積成一層石灰岩,類似珊瑚生長所必要的基質。後來的實驗發現,這層物質可以每年5公分的速度增厚── 乃是珊瑚自然生長速度的10倍── 只要一直保持電流通過。
希柏茲與海洋科學家湯姆士‧葛羅(Thomas J. Goreau)一起,修改這個程序來製造人工珊瑚礁。他們把所產生的基質稱為生物岩(Biorock),建立第一座實驗人工珊瑚礁,並為此技術申請專利。希柏茲於2007年身故,生物岩的專利在2008年終止,為各地的科學家開啟使用這個程序的大門。葛羅之後建立「全球珊瑚礁聯盟」(Global Coral Reef Alliance),在超過45個國家推動700餘項生物岩珊瑚礁計畫。
生物岩構造體證明有許多優點,不僅讓硬珊瑚的生長速度加快,也加快其他海洋生物的生長,例如被囊類動物、雙殼貝、海綿,及軟珊瑚。
加速珊瑚生長不只是導入微弱電流的唯一優點。通電也確保碳酸鈣能持續累積,讓這些珊瑚礁具有自我修護的能力。它們也比較經得起海嘯、颶風,及其他風暴。研究(儘管多數是葛羅及他在全球珊瑚礁聯盟的團隊所進行的)顯示因為碳酸鈣的累積,生物岩珊瑚可以快速固定在海床,因此可以安然渡過氣候風暴。
這些實驗室結果經得起真實事件的考驗。2008年9月,在颶風哈納及伊克襲擊後,大西洋大特克島(Grand Turk)的生物岩珊瑚礁被發現結構沒什麼損傷,上頭大多數的珊瑚也依然存活。此外,研究顯示在生物岩珊瑚礁安置在低海拔的印度尼西亞群島受嚴重侵蝕的海灘周圍後,這些海灘在幾個月之內便得以再生。
或許更重要的是,在海洋溫度及酸度上升威脅全球珊瑚礁之際,讓珊瑚礁通電有助於讓它們更能抵抗白化事件、藻類疾病,及沉積物增加,後者會減少它們所獲得的陽光。印尼的生物岩珊瑚在2016年及2020年的白化事件後依然存活,但鄰近天然珊瑚礁上的珊瑚則不然。
在專利到期後開始使用生物岩技術的珊瑚觀察小組同樣也觀察到,在珊瑚礁的礦物質累積由電流負責解決之後,長在上頭的珊瑚能夠把自身的能量儲備用於存活。傑恩說:「我們發現電流讓珊瑚有充足的能量,有助於它抵抗較高的溫度及珊瑚疾病。」

「我們便立即看到海洋生物激增。」


讓珊瑚礁在全新的地方生長
在離莎拉及烏戴進行研究的地方2,000多英里外,在印度古亞拉邦(Gujarat)外海的庫奇灣(Gulf of Kutch),潛水者悲歎水中的能見度很低,與安達曼群島周圍清澈的海水大不相同。這個海灣對海洋生物來說是個相當艱困的環境,溫度變化大、洋流、有機污染物,及鹽分濃度高,意味著這裡的40多種硬珊瑚及10種軟珊瑚必須抵抗惡劣環境才得以存活。在這裡幾乎算是貧瘠的海床上,一座人造珊瑚礁遠遠看便十分突出,有鮮豔、大型的珊瑚及在礁框內外穿梭的蝙蝠魚。
這項計畫在2020年由「印度動物調查」(Zoological Survey of India)組織創立,獲得古亞拉邦森林局及全球珊瑚礁聯盟的支持,其範圍比珊瑚觀察的計畫更具企圖心。任職該組織的科學家,同時也是這項計畫主持人的朝杜拉‧薩提亞納拉亞納(Chowdula Satyanarayana)說:「我們不只想要恢復海灣遭破壞的珊瑚礁,還想讓1萬年前在這裡絕跡的鹿角珊瑚復育成功。」
之前要讓鹿角珊瑚重新在此海灣復育的數次嘗試都以失敗收場。取而代之,在印尼接受全球珊瑚礁聯盟訓練的薩提亞納拉亞納決定採取雙軌並行的行動── 生物岩技術及更聰明的移植技術。他說:「過去嘗試復育鹿角珊瑚時都使用印度拉沙德威群島(Lakshadweep Islands)的採樣,那裡的環境跟這個海灣相比顯得原始不受污染。或許當它們移植到這裡渾濁的海水中後,承受不了這樣的衝擊。」因此,動物調查移植1,200英里外、位於印度東南角及斯里蘭卡西岸之間的曼納灣(Gulf of Mannar)的樣本。這個區域就某些角度來說,水質比庫奇灣更惡劣。
這個方法奏效。兩年後,薩提亞納拉亞納說大約有65%的珊瑚經得起長距離的移植作業。此外,移植後的珊瑚在生物岩珊瑚礁的生長速度是8到10倍。人造珊瑚礁也承受得住水流,他說:「幾乎完全固著在海床上」,還說在這片岩礁生長的珊瑚似乎比天然珊瑚礁上的珊瑚,更能承受沉澱作用及低日照的影響。
珊瑚觀察的模式與生物岩程序不同之處在於它不會提供持續的電流給珊瑚礁。傑恩與她的同事在雨季期移除浮筒上的太陽能板,9月再裝回去,而庫奇灣的生物岩珊瑚礁上的太陽能板則是全年運作。這讓珊瑚觀察的研究員得以觀察珊瑚在沒有通電時的樣態。莎拉說:「我們觀察到沒有通電時珊瑚長得比較慢。藻類生長也增加,去年當我們在雨季後重返珊瑚礁時,注意到鸚鵡魚等珊瑚掠食者變多了。」一旦珊瑚礁再度與太陽能板連接,環境便快速變得有益珊瑚成長。

讓珊瑚礁通電有助於讓它們更強韌


這就是批評這種密集珊瑚復育計畫的人為何會質疑是否值得挹注大量的資金及大規模的監督及維護於這些計畫。薩提亞納拉亞納估計動物調查在庫奇灣的珊瑚礁每座的興建成本約3萬1,400美元。他說:「從結果來看── 我們在污染區域成功復育珊瑚礁並且為印度外海所發現之稀有珊瑚建立一個保存地── 付出的成本相當值得。」
雖然珊瑚礁觀察的傑恩說他們組織的成本要低許多(興建9座珊瑚礁大約花1萬9,000美元),但人力不足的潛水團隊必須持續監督9座人工珊瑚礁長達5年。該組織正在發展一個更耐用的太陽能裝置來提供更持續的電流給珊瑚礁。在2020年6月的世界海洋日,它發起「認養珊瑚礁」計畫,邀請每人每年支付470美元來贊助珊瑚礁。不到6個星期,所有現有的珊瑚礁都取得完整的資金。
可是較健康的珊瑚礁不僅花錢── 它們還會賺錢。傑恩說安達曼群島及尼科巴群島(Nicobar Islands)的觀光部門有興趣建立人工珊瑚礁來吸引更多觀光客。薩提亞納拉亞納的野心比較大,建議海岸區域可以在新的地點建立珊瑚礁,提供棲息地給魚類,讓觀光客有更多潛水地點。
他說:「這項科技的好處就是你可以把生物岩設置在沿海的任何地方,即使在沒有天然珊瑚礁的地方也可以。」他又說有一家潛水公司與動物調查接觸,要在清奈這個濱海城市的外海設立一個新的珊瑚礁結構,發展潛水地點。「發展新的珊瑚礁不僅對珊瑚有益,也會帶來觀光收益。」這樣的珊瑚礁也可以協助保護海岸及陸地不受暴風雨的湧浪、海嘯,及海岸侵蝕的傷害。
有個大問題是珊瑚移植能否讓珊瑚礁系統的功能完整復原。要找到這個問題的答案凸顯出今日珊瑚礁復育的最大挑戰。氣候在改變,極端的珊瑚礁白化事件也越頻繁發生。地球可能已經超過珊瑚礁生態系要興盛的溫度上限。這就是充電的人工珊瑚礁── 以及生長其上的珊瑚顯示的耐熱性── 提供一項可能的解答。可是若沒有更多資金及全球性的合作,它們便可能只是理論的獨立證據,而非普遍的解決
方案。
同時,在庫奇灣外洶湧的海水中,潛水者仔細把剛破裂的珊瑚碎片用束線帶固定到珊瑚礁上。更遠處,在一個水底育苗場,新移植的鹿角珊瑚及其他許多種類的珊瑚正在滋長。薩提亞納拉亞納說生物岩珊瑚礁及這樣的珊瑚育苗場可以確保不同種類的珊瑚能夠存活在全球各地快速暖化的海洋之中。他說:「有朝一日,它們可以居住在這片珊瑚礁上,就像它們在1萬年前那樣。無論如何,這是我們的希望。」

本文原來刊登於《開心的理由》(Reasons to be Cheerful),這是藝術家兼音樂家大衛‧拜恩(David Byrne)所開辦的編輯計畫。《開心的理由》目標是激勵讀者對世界如何變得更好有好奇心,並參與這樣的改變。詳情請參見reasonstobecheerful.world。



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