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生物學(xué)

  珊瑚蟲

珊瑚礁是由石珊瑚目的珊瑚蟲的骨骼組成的。這些骨骼的主要成分是碳酸鈣（CaCO 3 ）。珊瑚的端部不斷成長在死去的珊瑚蟲的骨骼上。海浪、游動的魚和其它外力會折斷這些珊瑚，使它們落入珊瑚礁的隙縫中。許多其他生活在珊瑚礁的生物的骨骼也是由碳酸鈣組成的，它們也為珊瑚礁的形成做出貢獻(xiàn)，但是珊瑚蟲是最重要的。尤其海浪比較強(qiáng)的地方，珊瑚蟲所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)是最主要的。它們一層一層地加厚珊瑚礁，為珊瑚礁提供了其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。其它珊瑚在珊瑚礁的表面形成樹枝似的結(jié)構(gòu)，加大了珊瑚礁的面積。甲殼動物進(jìn)一步加強(qiáng)了珊瑚礁的強(qiáng)度，防止它被海浪摧毀。這些甲殼往往在珊瑚礁的邊緣形成一個(gè)保護(hù)層。這個(gè)結(jié)構(gòu)尤其在太平洋非常顯著。

大多數(shù)石珊瑚必須在大洋的透光層（水深不到50米）中生長，這里珊瑚內(nèi)部共生的單細(xì)胞的蟲黃藻能夠進(jìn)行光合作用。這些蟲黃藻通過光合作用來為珊瑚蟲提供營養(yǎng)。因此珊瑚礁在清晰的水中的生長速度最高。事實(shí)上，沒有共生的蟲黃藻珊瑚礁的生長速度非常慢，不可能達(dá)到其客觀的結(jié)構(gòu)。（關(guān)于深海珊瑚礁見下。）

一般珊瑚礁長到水面就不繼續(xù)生長了。原因是大多數(shù)珊瑚蟲不能在水面上生長，少數(shù)可以在水面上生長的珊瑚蟲也不能長時(shí)間脫離水。珊瑚礁最主要的生長區(qū)位于其邊緣，這里的珊瑚礁一般緩慢下降，然后在礁石的邊緣突然陡降。珊瑚蟲的生長也幫助產(chǎn)生水流來運(yùn)入無機(jī)營養(yǎng)，運(yùn)走新陳代謝產(chǎn)物。珊瑚礁的邊緣同時(shí)也是受風(fēng)浪沖擊最強(qiáng)的地方。這里生長與破壞形成了一種平衡。被風(fēng)浪折斷的珊瑚礁落入深處，逐漸加闊珊瑚礁的地基。

珊瑚礁錯(cuò)綜復(fù)雜的結(jié)構(gòu)為許多魚和無脊椎動物提供了多樣的生活環(huán)境。

種類

按照其地理分布的不同珊瑚礁可以分兩類：深水珊瑚礁和熱帶珊瑚礁。

深水珊瑚礁

許多石珊瑚也可以在水溫20 °C以下成長和成礁。不像熱帶的珊瑚，它們不使用陽光作為首要能源，而是使用周圍水里的營養(yǎng)。與熱帶的珊瑚礁相比這些珊瑚礁的生長非常緩慢，每年甚至只有1mm。比如在歐洲的沿海從伊比利亞半島直到北角都有一圈這樣的珊瑚礁圍繞。形成這些珊瑚礁的主要物種是 Lophelia pertusa 和 Madrepora oculata ，由于環(huán)境穩(wěn)定，他們可以在數(shù)千年的時(shí)間中長到數(shù)米大。

典型的珊瑚礁位于水深200至1000米之間，至今為止被發(fā)現(xiàn)的最深的深水珊瑚礁達(dá)3000米。水深超過4000米以上的地方還沒有發(fā)現(xiàn)有屬于這些屬的珊瑚生存。深水珊瑚礁尤其受到現(xiàn)代化的捕魚技術(shù)的威脅。深水拖網(wǎng)可以在幾分鐘內(nèi)破壞整個(gè)在數(shù)千年里緩慢成長起來的珊瑚礁。

熱帶珊瑚礁

  水溫常年高于20°C的地區(qū)

熱帶珊瑚礁的珊瑚只能在水溫高于20 °C的地區(qū)生存。這些石珊瑚與蟲黃藻共生，因此它們需要充分的陽光，它們因此生活在水深50米以內(nèi)的水中。因此熱帶珊瑚礁一般位于北緯30°至南緯30°之間。熱帶珊瑚礁的總面積約為60萬平方公里，它們每年約堆積6.4億噸的碳酸鹽。

熱帶珊瑚礁分兩類：

沿岸沉積形成的珊瑚礁位于大陸架的淺水中。由于淡水帶來的營養(yǎng)物質(zhì)使得這些珊瑚礁能夠獲得較為豐富的營養(yǎng)，因此這些珊瑚礁中往往以軟珊瑚和藻類植物為主。

火山島形成的珊瑚礁遠(yuǎn)離大陸，它們位于由火山活動形成的島嶼的周圍。比如夏威夷和塔希提周圍的珊瑚礁。這些珊瑚礁的營養(yǎng)比較少，因此以石珊瑚為主。

形態(tài)

  珊瑚礁的形成過程

根據(jù)珊瑚島礁在海面上下的不同位置，自下而上可把珊瑚島礁劃分為六大類型：暗灘、暗沙、暗礁、沙洲、沙島和巖島 。

暗灘簡稱灘，是指海底突起的珊瑚礁灘地，位于海面下較深的地方。灘面有礁墩向上隆起，如南沙群島的人駿灘，灘面平均水深27米，但灘上個(gè)別礁墩可以上升到離海面5.5米處，直接影響航行。

暗沙，是較淺的珊瑚礁灘，位于海平面下不太深的地方，又有礁墩發(fā)育其上，對航行極為不利。

暗礁簡稱礁，是生長到海面附近的礁體，礁頂在退潮時(shí)多數(shù)可露出海面，礁面水深一般不超過7米，直接影響航行。

沙洲簡稱洲，是已經(jīng)露出海面的陸地，是由松散的珊瑚沙、貝殼碎屑等堆積在礁盤上形成的，一般高潮時(shí)不被淹沒，但是在臺風(fēng)、時(shí)往往遭到淹沒。它的面積較小，外形也不穩(wěn)定，植物稀少。

沙島是由沙洲日益擴(kuò)大和加高而形成。它和沙洲不同之處在于：沙島形成歷時(shí)較久，不易受臺風(fēng)吹襲而變形；沙島地勢較高；沙島面積較大，積貯雨水較多，植物能生長。

巖島，指固結(jié)成巖的珊瑚沙層和珊瑚石灰?guī)r所成的島嶼，當(dāng)海浪沖蝕后能形成海崖，使海岸變得陡峭，露出水面的高度也較大。

學(xué)術(shù)界還有一些珊瑚礁的類型分類法。根據(jù)礁體與岸線的關(guān)系，劃分出岸礁、堡礁和環(huán)礁，根據(jù)形態(tài)分出臺礁和點(diǎn)礁等類型。

岸礁，亦稱裙礁或邊緣礁，沿著大陸或島嶼岸邊生長發(fā)育。大多數(shù)沿岸珊瑚礁是裙礁。裙礁的形成需要一定的條件，在大量淡水入海的地方（比如亞馬遜河的入海口）裙礁無法形成。塞舌爾是一個(gè)遠(yuǎn)洋裙礁的例子。

堡礁又稱堤礁，是離岸有一定距離的堤狀礁體，它在大洋與大陸架的淺水之間形成了一個(gè)屏障。堡礁可以是因?yàn)榇箨懴鲁劣扇菇秆莼?。最著名的堡礁是澳大利亞的大堡礁?/span>

環(huán)礁一般是由火山島周圍的裙礁演化而成的。通過風(fēng)化島嶼逐漸被消磨，最后沉到水面以下，最后只剩下一個(gè)環(huán)繞著一個(gè)暗礁的環(huán)礁。大陸下沉和海面上升也會形成環(huán)礁。馬爾代夫由26個(gè)這樣的環(huán)礁組成。

平頂礁是在平坦的海底，滿足珊瑚礁生長的條件下形成。平頂礁有時(shí)有些地方可以伸出水面，在那里形成沙灘和小島，而在這些沙灘和小島附近又可以形成裙礁。在平頂礁的中部可能形成礁湖。環(huán)礁的內(nèi)部也可能有平頂礁形成。

裙礁

平頂礁

堡礁

分布

  珊瑚礁的位置

全世界的珊瑚礁總面積估計(jì)為28.43萬平方公里，其中印度洋-太平洋地區(qū)（包括紅海、印度洋、東南亞和太平洋）占91.9%的面積。僅東南亞就占32.3%的面積，太平洋（包括澳大利亞）占40.8%。大西洋和加勒比海僅占全世界的7.6%。

美國西海岸和非洲西海岸基本上沒有珊瑚礁，或者很少，其原因主要是上升的墻冷海流降低當(dāng)?shù)氐乃疁?。從巴基斯坦到孟加拉國的南亞海岸的珊瑚礁也很少 。南美洲東南海岸和孟加拉國缺少珊瑚礁的原因是因?yàn)閬嗰R孫河和恒河在這里有大量淡水入海。而珊瑚偏好較咸的水。

世界上著名的珊瑚礁有：

澳大利亞的大堡礁是世界上最大的珊瑚礁

中美洲洪都拉斯的羅阿坦堡礁是世界上第二大的珊瑚礁

埃及紅海海岸的珊瑚礁

生態(tài)學(xué)和生物多樣化

盡管珊瑚礁位于營養(yǎng)少而清澈的熱帶海洋中，它們的生物多樣性卻非常高。僅珊瑚蟲（動物）與蟲黃藻（植物）之間的營養(yǎng)循環(huán)就可以體現(xiàn)出這個(gè)高多樣化的原因：通過回收只有很少的營養(yǎng)會流失到整個(gè)生態(tài)環(huán)境外，因而豐富度便在此不斷累積。

藍(lán)藻為珊瑚礁提供可溶的營養(yǎng)物質(zhì)。珊瑚蟲直接從海水吸收營養(yǎng)，包括無機(jī)氮和磷。此外它們吃被水流帶到它們附近的浮游動物 。因此珊瑚礁的初級生產(chǎn)量非常高。珊瑚礁的生產(chǎn)者還包括與珊瑚蟲共生的蟲黃藻和不同的海帶。對于比較小的藻類的作用在科學(xué)界尚有爭議 。

熱帶或者珊瑚魚住在珊瑚礁形成的洞穴內(nèi)，比如色彩鮮艷的鸚嘴魚、琪蝶魚、雀鯛、蝴蝶魚。其他在珊瑚礁中生存的魚類包括石斑魚、笛鯛、石鱸、隆頭魚等等。至今在珊瑚礁一共發(fā)現(xiàn)了4000多種魚 。他們能夠以海帶為食。

許多其他生物也以珊瑚礁為家，其中包括海綿、腔腸動物、蠕蟲、甲殼動物、軟體動物、棘皮動物、尾索動物、海龜、海蛇等。除人外哺乳動物很少在珊瑚礁活動。偶爾到珊瑚礁的海豚是最主要的到來的哺乳動物。所有這些動物有的直接吃珊瑚，其他的吃藻類、水草等。它們構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的食物網(wǎng) 。

一些無脊椎動物生活在珊瑚礁的巖石基礎(chǔ)內(nèi)部。有些能夠鉆入石灰?guī)r，有些住在巖石內(nèi)部本來就存在的縫隙中。能夠在石灰?guī)r中打洞的動物包括海面、雙殼軟體動物和星蟲動物。居住在原有洞穴中的動物包括甲殼動物和沙蠶 。

許多國家政府致力于保護(hù)它們的珊瑚礁。比如澳大利亞設(shè)立了大堡礁海洋公園來保護(hù)大堡礁，其措施包括立法和制定行政計(jì)劃，包括生物多樣性行動計(jì)劃。

威脅

對于珊瑚礁來說人類是唯一的巨大威脅。尤其陸地上的污染和過渡捕撈對這些生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重威脅。船只拖網(wǎng)造成的物理破壞也是一個(gè)問題?；铘~貿(mào)易導(dǎo)致了使用少量氰化物和其他化學(xué)藥劑來捕捉小魚的手段。此外氣候現(xiàn)象如厄爾尼諾現(xiàn)象和全球變暖造成的過高的水溫也會導(dǎo)致珊瑚白化。按照大自然保護(hù)協(xié)會的數(shù)據(jù)目前全球珊瑚礁被破壞的速度不斷加快，在50年內(nèi)全球70%的珊瑚礁將會消失。對于生活在熱帶的人來說這個(gè)損失可能意味著一個(gè)大災(zāi)難。2003年修等寫道：“隨著人口的增長，以及運(yùn)輸和儲存系統(tǒng)的發(fā)展，人類對珊瑚礁的影響的發(fā)展呈指數(shù)倍增長。比如對魚和其他自然資源的市場需求全球化，對珊瑚礁資源的需求比對熱帶資源的需求的增長快得多?！?/span>

目前學(xué)者還在研究各種因素對珊瑚礁系統(tǒng)的影響。這些因素的列表很長，從海洋吸收二氧化碳開始，到大氣層的變化、紫外線的影響、海洋酸化、病毒、沙暴將病菌帶到遠(yuǎn)海珊瑚礁的可能性、不同的污染物等等。不但近海的珊瑚礁受到威脅，因此來自陸上的污染也是一個(gè)問題。

陸上發(fā)展和污染

土地使用過度或者管理不良均會威脅珊瑚礁。在過去20年中，大量在海岸出現(xiàn)的紅樹林由于造路、建筑工程、機(jī)場海港建筑、隧道建筑等被破壞。這些紅樹林能夠吸收許多從陸地上流失的營養(yǎng)。從陸地上流失的營養(yǎng)在海水中會導(dǎo)致藻類和浮游生物的大量繁殖，形成赤潮。而珊瑚礁則需要營養(yǎng)少的海水，需要充分的陽光。大量的營養(yǎng)流入會破壞其生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的平衡。海岸濕地的喪失和赤潮是嚴(yán)重影響珊瑚礁所需要的水質(zhì)的因素。

水質(zhì)差的水似乎也促進(jìn)珊瑚蟲傳染病的傳播。 從前認(rèn)為珊瑚無病原，但日后發(fā)現(xiàn)了一種紅色的海水蟲蟻，以珊瑚為食。工業(yè)污染物中很常見的銅會影響珊瑚蟲的生長。

活魚貿(mào)易

由于北美和歐洲對珊瑚礁觀賞魚的需求，使在印度洋-太平洋地區(qū)使用氰化物捕魚的方法大增。世界上85%的觀賞魚是在這個(gè)地區(qū)捕取的。捕魚人使用氰化物來麻醉魚，然后可以輕易地捕取它們。但使用這個(gè)手段捕魚，魚長期來看的死亡率達(dá)90%。氰化物對珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的破壞也很大，它殺死珊瑚蟲和其他無脊椎動物。 同時(shí)單單光是通過捕走這些功能生物，例如對整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)平衡必須的藻食性魚，本身就對珊瑚礁造成了威脅。有時(shí)捕魚人還敲擊珊瑚礁來驚嚇魚，讓它們從縫隙中逃出來，或者破壞珊瑚礁來捕取藏在縫隙中的魚。

貧困是促使氰化物捕魚普及的重要原因。有些地區(qū)如菲律賓使用氰化物捕捉活魚非常普遍而且是合法的，而當(dāng)?shù)?0%的人生活在貧困線以下。 在這些發(fā)展中國家中捕魚人只有依靠這樣的手段才能養(yǎng)活自己和家人。

另一種對珊瑚礁破壞巨大的捕魚方法是使用炸藥捕魚。捕魚的人使用一個(gè)裝有硝酸鉀的瓶子。瓶子爆炸時(shí)在水下造成一個(gè)沖擊波，導(dǎo)致魚鰾破裂。之后魚浮到水面上。捕魚的人往往在第一次爆炸后再進(jìn)行第二次爆炸來捕取被死魚吸引來的食肉魚。這個(gè)手段不但炸死許多小魚而且還炸死許多生活在珊瑚礁里的其他生物，甚至于珊瑚本身。過去充滿珊瑚的地方今天變成一片荒漠，沒有一點(diǎn)珊瑚，就更不用說其他生活在珊瑚礁中的生物了。

珊瑚白化

在1998年和2004年的厄爾尼諾現(xiàn)象過程中海水水溫超過了一般情況，許多珊瑚礁出現(xiàn)了白化的現(xiàn)象，有些死亡。此后部分離污染源遠(yuǎn)的地區(qū)的珊瑚礁獲得恢復(fù)。但是也有些學(xué)者認(rèn)為由于全球變暖造成的珊瑚礁的擴(kuò)展會高于其死亡，許多不應(yīng)該出現(xiàn)珊瑚的地方，例如日本列島南部，已經(jīng)出現(xiàn)了熱帶珊瑚。有人甚至估計(jì)到2100年全球珊瑚礁的面積會比工業(yè)革命前增長35%。

關(guān)于珊瑚白化的原因以及全球變暖的影響，現(xiàn)在在學(xué)術(shù)界還有很大的爭議。

全球的破壞情況

東南亞的珊瑚礁主要受到捕魚（使用氰化物和炸藥）、過量捕撈、泥沙沉積、污染和白化的威脅。通過教育、管理和設(shè)立海洋保護(hù)區(qū)的方式各個(gè)國家試圖保護(hù)這些珊瑚礁。比如印度尼西亞擁有3.3萬平方海里的珊瑚礁，占全世界的1/3，印度尼西亞1/4的魚類生活在這些珊瑚礁內(nèi)。這些珊瑚礁受到破壞性捕魚、無管理的旅游業(yè)和由于氣候變化導(dǎo)致的白化的破壞。2000年印度尼西亞414個(gè)珊瑚礁觀察站提供的數(shù)據(jù)表明印尼僅6%的珊瑚礁處于完好的狀態(tài)，24%處于良好狀態(tài)，約70%處于惡劣至中等狀態(tài)。

粗略估計(jì)全球約10%的珊瑚礁近乎死亡。 威脅原因如上所述從捕魚技術(shù)的環(huán)境影響直到海洋的酸化。 珊瑚白化也是一個(gè)全球性的問題。

保護(hù)和重建

  巴布亞新幾內(nèi)亞馬努斯省的居民出于傳統(tǒng)原因禁止一定的捕魚方法，因此這里的珊瑚礁的總生物質(zhì)能和魚的大小均比相應(yīng)其他地區(qū)的高

估計(jì)全球60%的珊瑚礁受到人類活動所造成的威脅。尤其在東南亞威脅特別嚴(yán)重，在這里80%的珊瑚礁處于危險(xiǎn)狀態(tài)。

海事保護(hù)區(qū)

一個(gè)越來越廣泛被采納的措施是設(shè)立海事保護(hù)區(qū)。在東南亞和全球其他地區(qū)均有引入海事保護(hù)區(qū)來改善漁業(yè)管理和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的試圖。這些保護(hù)區(qū)相當(dāng)于陸地上的自然公園或者野生保護(hù)區(qū)。在這里不允許捕魚。設(shè)立海事保護(hù)區(qū)即有生態(tài)目的，也有社會目的。它旨在使得珊瑚礁得到恢復(fù)、維持其美觀、增加和保護(hù)其生物多樣性，以及改善當(dāng)?shù)厝说慕?jīng)濟(jì)狀況。不落實(shí)、相互矛盾的見解和財(cái)政來源是設(shè)立保護(hù)區(qū)最大的困難。

目前印度尼西亞有九個(gè)海事保護(hù)區(qū)，總面積41,129平方公里。一個(gè)在一個(gè)最近建立的保護(hù)區(qū)進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)要成功地管理這樣的一個(gè)保護(hù)區(qū)需要國家、省份和當(dāng)?shù)鼐用竦墓餐献鳌?/span>

參看

海洋生物學(xué)

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