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珊瑚虫:海洋中的建筑师

来源:科普中国 原标题:珊瑚虫:海洋中的建筑师

  海底世界美轮美奂,在浅海或者深海里,居住着数不清的,微小的建筑师们,它们集体建造了海底城市,那里生活着数不清的居民,它们成了海底世界的奇观,也成为科学家探索的最新课题。

珊瑚

  为什么说海洋中的建筑师是珊瑚虫?

  许多蔚为壮观的“城市”一一珊瑚礁城分布在亚热带和热带海洋中。许多海洋植物、动物喜欢生活在里面,因为在那里有充足的食物,又容易藏身,所以它们成了海洋生物的乐园。

  珊瑚礁的总面积虽然仅占海洋总面积的0.27,在全球约占60万平方千米,却繁衍生息了包括2500多种海洋鱼类,大约1/4的海洋动物,其中数万种虾、螺、蟹、贝和海星等。自然界就是如此地超乎想象,如此庞大的工程,却是终身不能移动的,只有米粒大小的珊瑚虫制造的珊瑚礁城市。珊瑚虫柔软的身体像盛开在海底的一朵朵玲珑的小花,珊瑚虫为了保护不堪一击的柔弱身体,分泌出碳酸钙的物质,是海洋中丰富的钙质元素被它们利用了,建造出一间间坚硬的小房子。珊瑚虫理所当然地将软弱的身体住进小房子里,花瓣似的触手从小房子伸出捕获食物和自己需要的营养物质。

  不可思议的事情远不止这些,这些珊瑚虫不仅将房子造在一起,在一起觅食,它们还共用一个“肠胃”,因为它们的“肠道”(科学家称之为肠腔)也连在一起。所以,就造成了珊瑚虫群体有许多“口”。这样是不是很有意思呢,如果你把珊瑚虫拿走一部分,其他珊瑚虫会不会疼,或者哭呢,会不会有营养物质从断裂的“口”里流出来呢?多姿多彩的珊瑚礁城市中点缀了海洋世界,这些建筑群有的像高耸挺拔的高楼,有的像平坦延伸的运动场,有的呈树枝状、条状、螺旋状、丫杈状像雕塑……

  许许多多微小而柔软的珊瑚虫各自发挥小小的才能,努力建造紧紧相连的小房子,无意中铸就了极富艺术性的“建筑”。就算是一小块不起眼的珊瑚,也是由数不清的珊瑚虫共同劳动得到的成果,所以说个体虽小,集体的力量却是强大的。这些外形构造、功能大同小异的小房子,有着不一样的联结方式,珊瑚也就有了千奇百怪的建筑形式。

  当老一代的珊瑚虫死在小房子里之后,新一代珊瑚虫会在前辈的地址上继续发育繁衍,就像树木抽枝发芽一样,向小房子的两旁和高处无限发展。这样日积月累,年复一年分泌石灰质骨骼,像树木生长一样,越来越大,越来越高。

  当然,为珊瑚礁城市的建设添砖加瓦的还有红藻、绿藻一类的植物,还有一些像海绵、贝壳的微生物,以及多孔螅的动物。所以说珊瑚礁城市建造者不仅仅是珊瑚虫。

圆帽珊瑚

  有的珊瑚礁为什么会长成圆环形状

  在浩瀚的热带海洋上,坐在飞机上可以看见蔚蓝的海面上不时会出现环形、马蹄形、椭圆形的小岛,这是露出水面的珊瑚礁,也叫环礁。环礁的四周就是茫茫的深海,环礁的中央是数十米深波澜不惊的蓝色海水,叫“潟湖”。关于环礁的演变和形成,经过科学家详细的研究和考察,有不同的解释,英国著名生物学家达尔文是最早从事此系统研究,并做出科学解释的。

  达尔文1813年从剑桥大学毕业,以博物学家的身份,参加了有名的“贝格尔号”探险船5年的环球旅行。达尔文对海洋生物进行了考察活动,他最关注的还是环礁。达尔文经过考察发现,很多大洋中的火山岛往往与环礁相伴。他做出了大胆猜测:“海底火山爆发会形成高耸出海平面的火山岛,珊瑚虫有可能定居于这些火山岛四周,建造成一个环形的珊瑚礁。然而,海洋中的火山并非静止不动,它们一直在下沉,同时周边的珊瑚却在持续向上生长。随着时间的推移,耸立出海平面的火山岛会下沉到海面以下而消失不见,但珊瑚却仍旧建造自己的环形墙壁,这样就在中央形成一个封闭的潟湖。因此,每一个环礁就是一座亿万个小珊瑚虫建筑师建造的纪念碑,它表明这个地方曾经有一座火山,现在却躺卧在海面下,或埋藏在大洋深处。”

  达尔文虽然做出了沉降学说,在100多年里,并没人来证明。由于科技水平相对落后,人们无法了解厚厚的珊瑚礁下面的世界,也没有办法在环礁岛上钻孔。

  二十世纪四十年代中后期,美国的海军工程师在中太平洋的恩尼维陶克环礁岛上打了一个深孔,才揭开了这个秘密,钻头穿过层层的老珊瑚,在地下1280多米的地方钻入了火山岛。这个发现证明了早在亿万年前,在围绕火山岛四周,珊瑚虫就已经开始建设珊瑚礁了。

  达尔文的环形珊瑚礁形成理论,与历经磨难“起死回生”的大陆漂移学说一样,告诉我们,真理一直存在,只等人去发现,是金子总会发光的。

海底珊瑚礁

  深海为什么也有珊瑚礁

  珊瑚礁是地球上最迷人的生态系统之一,被称为海洋中的“热带雨林”,那里孕育着非常丰富的海洋生物。它们通常分布在气候宜人、风光秀丽,水深不到30米,或者不超过70米的亚热带或者热带温暖海域。不知浅水海域有珊瑚,深水海域也有,生活在深海水域最有名的是红珊瑚,出产在中国台湾附近和地中海等海域,呈树枝状在100米以下的深水里,由于在深水处生长缓慢,成为珍稀的宝物。最有说服力的是西晋的石崇,他和人赌富时砸碎的就是红珊瑚树。红珊瑚还是清朝二品官官帽上的顶珠。红珊瑚不像珊瑚那样成礁。

  既然红珊瑚生活在深水里不会成礁,深水里有没有珊瑚礁呢?实际上,渔民在两个世纪之前,捕鱼时在深海里偶尔会收获深海珊瑚残缺标本。科学家近20年以来也在不断探索,借助先进的潜水设备,深入到深海,惊奇地发现,和热带的珊瑚礁一样,深海也有珊瑚礁,那里也是许多动物繁衍生息的地方。已经签订的深海珊瑚有3300多种,但是能够造珊瑚礁的种类确实不多。

  当然,不要对深海珊瑚礁的期望太高,那里没有热带石头模样的块状珊瑚。不管如何,这些毕竟是珊瑚骨骼组成的海底实体。最早发现深海珊瑚礁在北大西洋海域,挪威沿岸的深海珊瑚礁是最著名的。挪威科学家在20世纪90年代,利用遥控水下机器人,在沿着100千米的苏拉海岭250米深的海域中发现了大的珊瑚礁。这些珊瑚礁分布于一条连绵13千米的狭长地区,纵横交错,其中的一些高达35米,蔚为壮观。随后,人们又在挪威海岸附近发现了更为庞大的深海珊瑚礁。面积最大的深海矛珊瑚礁发现在挪威的罗斯特岛附近,长达40千米,宽2~3千米。面积已经超过2000方千米的深海珊瑚礁在挪威目前发现,主要分布范围在水下400米以内,已经超过8000年的生长历史。

  对绝大多数深海珊瑚礁来说,水温一般在40°C上下,深度在200~700米之间,最深的有2000米,很多集中在400~700米深处。深海珊瑚也成为海洋生物研究的新命题,分布在其他海域的珊瑚礁还有待人类发现。


深海珊瑚

  海底珊瑚为什么没有阳光也可以生长

  深海珊瑚虫与热带珊瑚虫从外观上看,具有完全相同的个体形态,区别并不大,也拥有类似的斑斓色彩。但是深海珊瑚由于绝大部分生活在200到数千米深的冷水黑暗海域,演化出了适应黑暗生活的方式,和热带珊瑚完全不同。浅水珊瑚生活在热带海域,依赖与之共生的藻类,维持其生命活动的是藻类的光合作用所产生的能量,海洋表面到70米水深的海底,是它们主要分布区域,这样阳光能够穿透。深海珊瑚与热带珊瑚不同,它们无法进行光合作用,由于组织中没有共生的藻类,主要依赖于触手上面的刺囊细胞,从周围海水中捕食猎物。像那些浮游动物、有机质碎片、磷虾,甚至甲壳类的小动物都是它们的食物来源。由于食物匮乏、长期处在高压、黑暗、低温的极端环境中,导致深海珊瑚的生命代谢活动缓慢,生长速度也相应地缓慢,每年仅生长5毫米至2.5厘米就不错了。热带珊瑚则以每年20厘米的速度生长。

  那么是什么支撑了深海珊瑚礁呢?深海珊瑚礁的分布从挪威附近海域的发现来看,可能和海底“可燃冰”的烃类释放或者油气有关,因为从海底冒上来的能量和物质很可能满足或者支撑了深海珊瑚礁的形成。当然,这只是假说,要经过今后的研究验证是否成立。

文章原载于科普中国 2017年12月18日 珊瑚虫:海洋中的建筑师 来源:科普中国-科学原理一点通

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编辑:木樨

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