拯救珊瑚礁！有了最好的办法
大圆盘珊瑚（Turbinaria peltata）骨骼的高倍显微图像，蓝色为离子附着，绿色为纳米颗粒附着。
珊瑚礁承载着海洋中四分之一的物种，对它们的生存起着关键作用。然而，珊瑚礁正在慢慢地“死去”——据估计，气候变化至少已经造成30%~50%的珊瑚礁消失。
近日，来自美国威斯康辛大学麦迪逊分校的物理学家们在《美国国家科学院院刊》上发表论文称，他们在纳米尺度上观察了珊瑚礁的形成过程，并由此解释了珊瑚是如何抵抗海洋酸化的。
相关结果表明：对于减轻珊瑚礁“损伤”以及恢复珊瑚礁至关重要的是海洋温度，而非海洋酸化。
形成珊瑚礁的珊瑚是一种海洋动物，它会产生具有霰石（一种碳酸钙矿物）成分的坚硬骨骼。但其骨骼是如何生长的还不清楚。
在这项新研究中，论文通讯作者Pupa Gilbert的团队使用了一种名为“PEEM”的光谱显微镜技术，在纳米尺度下对五种珊瑚的骨骼生长情况进行探索。它们可以代表所有四种珊瑚礁的可能形态：分枝状、块状、壳状和板状。
结果显示，在珊瑚组织、生长表面以及组织与骨骼之间的区域都有非晶态纳米颗粒存在，但它却不存在于成熟的骨骼中，这与纳米颗粒附着模型是相符的。然而，虽然生长边缘没有被碳酸钙密集填充，但成熟的骨骼中却充满了碳酸钙——这与模型不符。
大堡礁的珊瑚死亡引起关注。
“一堆球体无法完全填满整个空间，它们之间总是有缝隙的，”Gilbert说。“所以纳米颗粒附着可能不是珊瑚骨骼生长的唯一途径。”
随后，研究人员测算了多孔材料的内部表面积。由非生物形成的大型地质霰石的表面积比由纳米颗粒组成的同等质量物质小100倍左右。然而，他们发现珊瑚骨骼的内部表面积几乎等同于大晶体（而非纳米颗粒材料）。
“因此，离子附着和纳米颗粒附着在珊瑚骨骼的生长过程中是同时存在的，”Gilbert说。
珊瑚钙化液中钙的浓度略高，碳酸氢盐离子的浓度是海水的三倍，这表明海水并没有直接接触生长中的珊瑚骨骼。
研究人员将这一认知与新研究结合，提出一种新模型：珊瑚会通过珊瑚组织从海水中泵入钙离子和碳酸盐离子，从而将矿物质富集到骨骼附近。通过这种控制机制，即使是在二氧化碳水平上升导致海洋酸化的情况下，珊瑚也能够调节自身内部的离子浓度。
“因此，如果要修复珊瑚礁，我们不应该把重点放在对付海洋酸化上，而应该放在海洋变暖上，”Gilbert说。
（部分图片来源于网络）
◎编译 | 花花
◎审稿 | 西莫
◎责编 | 陈之涵
◎期刊来源 | 《美国国家科学院院刊》
◎期刊编号 | 0027-8424
◎原文链接：
https://phys.org/news/2020-11-coral-skeleton-growth-ways-reefs.html
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