年南沙群岛珊瑚礁考察记

陈天然　李　淑　施　祺　余克服

我们的祖国幅员辽阔，不仅有广袤的山川，也有辽阔的海洋，仅南海的面积就有350万平方千米。从北到南，有东沙群岛、西沙群岛、中沙群岛和南沙群岛，它们就像洒在盘里的珍珠，星罗棋布，形态万千，而这些群岛其实就是由珊瑚礁发展而成的。

珊瑚礁是由能够分泌碳酸钙骨骼的生物建造的。这些生物死亡后留下的骨骼不断堆积，历经千年、万年甚至百万年的漫长岁月，从基底岩石上逐渐架构起壮观的珊瑚礁。这类生物主要是石珊瑚，以及钙质藻类、贝类等。珊瑚礁是宝贵的海洋资源，受到全球的海洋科学家和政府部门的重视，如何有效保护和持续利用珊瑚礁生态资源即是前沿的科学问题，也是重要的决策问题。珊瑚礁之所以重要，最主要是因为具有极高的生物多样性，被誉为“海洋中的热带雨林”和“蓝色沙漠中的绿洲”。此外，出露海面的珊瑚礁是南海唯一的陆地型国土，对我国在南海维护国家权益、行使国家主权等方面具有无可替代的作用。

在南海的4个群岛中，以南沙群岛的珊瑚礁最多，分布面积最大，生态多样性最为丰富，一直是我们珊瑚礁科研工作者心中向往的“圣地”。笔者受“国家科技支撑计划”研究项目的支持，搭载中国科学院南海海洋研究所的“实验3号”科考船，于2007年6月前往南沙群岛的渚碧礁和美济礁展开了科学考察。

①南海中的渚碧礁和美济礁卫星照片（底图来源于Google Earth）

渚碧礁和美济礁为近似椭圆型的环礁，中间是潟湖（图1） 。渚碧礁自东北到西南约6.5千米，宽约4千米，潟湖中水色蓝绿，故称“渚碧”。美济礁东西长约9千米，南北宽约6千米，礁坪上的一些礁石在退潮时可露出水面。此次科学考察的任务主要有两个，一是水下生态调查（图2） ，获得珊瑚礁地貌分布、生物多样性等数据资料，为进一步评估珊瑚礁健康状况提供有价值的科学依据；另一个是完成大型块状珊瑚的岩芯采样工作（图3） ，为研究气候变化获取记录材料。

②潜水员手持样方沿着水下布设的断面开展珊瑚礁生态调查

③潜水员水下操作钻机钻取块状滨珊瑚的岩芯样品

④环礁的简略结构图

珊瑚礁地貌带主要分为礁前坡、礁坪，如果是环礁则中间还有潟湖（图4） 。礁前坡是珊瑚礁上水动力最强的地段，浪较大，也是珊瑚生长最为繁盛的地貌带，各种不同形状、大小、颜色的珊瑚密密麻麻（图5），一直延伸至水面50米以下（图6） 。时而可见鱼群穿梭，热闹非凡（图7） 。相比礁前坡的“喧闹”，礁内潟湖里就要“恬静”许多。由于礁坪的消能作用，潟湖内的海水更加平静。许多喜欢静谧的“居民”就在这里安家落户（图8）。很多鱼类的幼年阶段会在这里度过，它们为了寻求庇护就群居在树枝状珊瑚丛中，而肉食性的大鱼却无法进入（图9）。在潟湖底的沙地上，虽然几乎没有珊瑚生长，看似“一片荒芜”，但依然可以找到生命活动的痕迹（图10） 。

⑤美济礁的礁前坡珊瑚生长繁盛（镜头沿着礁前坡一直延伸到蓝茫茫的深处）

⑥美济礁礁前坡水下50米处光线已经很暗但仍然有珊瑚分布

⑦美济礁礁前坡的鱼群

⑧海葵和居住其中的小丑鱼，它就是电影《海底总动员》中的主角“Nemo”

⑨丛状的鹿角珊瑚是幼鱼最佳的栖息场所

⑩ 潟湖底沙地上孤独的行者——蜘蛛螺

⑪一个正常的滨珊瑚（上）和一个白化的滨珊瑚（下）

⑫这株鹿角珊瑚大部分已经白化，仍有残留的部分珊瑚组织保留原来的褐色，但很快这株珊瑚会全部白化

此次考察，我们还发现了两个威胁珊瑚礁生态安全的现象：珊瑚白化和长棘海星。此次考察的时间段刚好是一个高温期，在礁前坡、礁坪和潟湖里都发现了不少白化的珊瑚（图11、 12） ，其中以枝状的鹿角珊瑚受灾最为严重（图12） ，这些白化的珊瑚很可能面临的就是死亡。在渚碧礁发现的长棘海星爆发的现象同样令人担忧（图13） ，而且长棘海星爆发并非完全是自然原因，它的天敌——大法螺被大量捕捞做成工艺品在市面上销售（在三亚等热带沿海城市非常常见）。事实上，珊瑚礁最大的威胁并不来自于自然界，而是人类。总的来说，气候变化对珊瑚礁的威胁是缓慢的，并且多数珊瑚礁可以从灾难性气候事件中恢复过来，但人类对珊瑚礁的破坏是最直接、最快速、也是最致命的。 目前世界上除了一些远离大陆、人迹罕至的海域（如太平洋中部）和保护极为严格的珊瑚礁（如澳大利亚大堡礁），其他靠近人类活动频繁区域的珊瑚礁都遭受到不同程度的破坏，有的已经不复存在。

⑬左图：长相丑陋的长棘海星正在捕食珊瑚虫，在它之后留下的是“累累白骨”；右图：近距离拍摄长棘海星包裹珊瑚表面

⑭上图盒子里装的就是滨珊瑚骨骼岩芯样品，而下图是一段岩芯样品切片的X光照片，可以看见清晰的仿佛树轮一般的“年轮”，没错，这就是珊瑚骨骼的年轮，一对黑白条带就代表了珊瑚骨骼一年的生长，有兴趣的读者不妨数一数这个珊瑚的年龄

除了生态调查，还有珊瑚岩芯样品的采集任务。块状的滨珊瑚（Porites spp.）能够长得非常大个，3、 4米高，重达好几吨。我们用轻型水下钻机，从上而下钻取大型的块状滨珊瑚的骨骼岩芯（图14） ，这样并不会造成珊瑚的死亡，而这些岩芯样品将进一步用于重建过去气候变化的科学研究。这些岩芯样品中的元素和同位素比值的变化能够准确记录周围水温的变化。试想一下，如果采集到几千年前的古珊瑚样品，再加上特定的仪器分析，就可知道几千年前这里的环境和气候状况，远远超出了人类观测记录的历史。了解过去的气候，对预测未来的气候变化是必不可少的。因此，石珊瑚就像自然界的“档案馆”和“记录员”，默默地记录着漫长历史时期的环境变迁。

国家重点基础研究发展计划（2016CB956103）资助。