困擾了科學家們幾千年，為何只在月圓之夜交配？開啟了寒武紀生命大爆發的珊瑚【老肉雜談】

大家好 我是老肉 今天的節目 咱們來聊跨越了三界的珊瑚的故事 說1735年的時候 現代生物分類學之父卡爾·林奈出版了自己的著作《自然系統》 他把自然系統分成了三界 分別是動物界 植物界和礦物界 那麼在上千年的時間裏呢 珊瑚成功的把這三界都走了一遍 最早是在公元前四世紀 當時古希臘有位哲學家名字叫提奧·弗拉斯特 說柏拉圖和亞裏士多德都曾經給他當過老師 而且這個名字啊 就是亞裏士多德給他起的 意思是神的代言人 可見他的成就有多高啊 是吧 那麼提奧·弗拉斯特呢 對自然界很有研究 他寫過植物研究啊 植物成因啊 石頭論啊 等等這些解讀大自然的著作 對後來科學的發展影響非常大 其中在描寫礦物的石頭論當中啊 提奧·弗拉斯特提到了珊瑚 把它當做一種礦物 一種石頭進行了描述 不過在植物研究這本書當中呢 他也提到了珊瑚 又把它說成了是海洋裡的一種植物 也就是說 即使是神的代言人這個級別 也有點搞不清楚珊瑚到底是什麼 那麼在接下來的一千多年時間裡啊 人們普遍的認為珊瑚就是一種植物 直到公元10世紀 來自波斯的學者阿爾·伯魯尼提出了新看法 他發現在觸摸珊瑚的時候啊 珊瑚是有反應的 所以主張把珊瑚歸到動物裡面 不過呢 這個看法並沒有得到廣泛認可 還是佔植物的人多一些 後來又過了大約八百年 到了十八世紀的時候 科學儀器的進步終於帶來了權威的解釋 來自誰呢 來自大名鼎鼎的天文學家威廉·赫謝爾爵士 赫謝爾爵士最著名的成就就是使用天文望遠鏡發現了天王星 其他的主要成就呢 也全都是天文學方面的 唯獨珊瑚這件事是生物學領域的 赫謝爾爵士使用顯微鏡 觀察了珊瑚的細胞 結果發現啊 珊瑚的細胞具備動物細胞的基本特徵 最終確認它是一種海洋無脊椎動物 這才把珊瑚的身份給確定下來了 其實在好多人印象裡啊 珊瑚就是一些奇形怪狀的石頭 有些像樹枝 有些像蘑菇 有些像灌木叢 不過實際上呢 珊瑚之所以被認定成是動物 並不是因為這些造型奇特的部分 而是因為它們的製造者也就是珊瑚蟲 單個的珊瑚蟲個頭非常小 通常也就是幾毫米粗幾釐米長 頭上是一圈觸手 圍著一張嘴 它們產生的分泌物呢 會硬化成外骨骼 珊瑚蟲就生活在這些外骨骼的小孔裡 成千上萬只珊瑚蟲聚在一起 經過長年累月的積累 最終就形成了那些造型浮誇的結構 那麼在眾多的珊瑚種類當中呢 有一類珊瑚啊 可以說對整個海洋生態圈 甚至說對整個地球生命史都是至關重要的 哪一類呢 就是可以造礁的石珊瑚 通過這個名字咱就知道了 遍佈全球海洋的珊瑚礁就是它們的傑作 都是它們用自己的外骨骼給堆起來的 咱們在講金沙的時候提到過 說珊瑚礁被稱作是海底的亞馬遜 什麼意思呢 指的是它的物種多樣性非常非常高 有這麼一個數據很說明問題 說珊瑚礁的面積啊 只佔全球海洋麪積的0.25% 但是有25%的已知海洋生物 都得靠珊瑚礁生活 要麼住在這兒 要麼在這兒捕獵 那絕對是海洋裡面國際大都市的決策 是吧 這重要性就不言而喻了 另外 為什麼說珊瑚可能對整個地球生命史都至關重要呢 哎 這就要從珊瑚的起源說起了 科學家們推斷啊 珊瑚最早出現的時間是在距今大約5.4億年之前 這個時間點一說出來 相信有人會覺得在哪聽過 沒錯 咱之前講過的寒武紀生命大爆發 就是距今5.4億年前 它是地球生物多樣性集中爆發的時期 那麼說珊瑚跟寒武紀生命大爆發之間有什麼關係嗎 咱們可以通過寒武紀的代表物種 三葉蟲來開一個腦洞 說寒武紀之前啊 是埃迪卡拉紀 中文叫震旦紀 震旦紀的動物就比較奇葩了 它們都是軟體動物 沒有頭 沒有尾巴 沒有四肢 甚至連嘴和消化器官都沒有 它們的生活方式纔是絕對意義上的躺平 就軟塌塌的躺在海底 靠吸收海水當中的養分活著 當時整個海洋世界基本上沒什麼競爭壓力 那麼後來到了寒武紀呢 就不一樣了 拿三葉蟲來說的話 人家有頭有眼有嘴有盔甲 能游泳會捕獵 搖身一變成了海洋裡的捕食者 社會上有了捕食者就出現了生存壓力 躺平的好日子也就一去不復返了 這才促進了生物多樣性的出現 那麼在三葉蟲的身體結構當中呢 咱重點來看兩個部分 一個是盔甲 也就是外骨骼 另外一個就是眼睛 三葉蟲的盔甲怎麼來的呢 是由甲鞘素和礦物質組成的 這種礦物質叫做方解石 基本成分是碳酸鈣 而且三葉蟲的眼睛也是方解石 這跟大多數節肢動物的甲鞘素眼睛都不一樣 非常蹊蹺 那麼問題來了 三葉蟲身上的這些方解石是哪來的呢 哎 你說巧不巧 最初的珊瑚分泌出來的外骨骼就是方解石 好吧 雖然沒什麼科學依據 不過當我看到珊瑚出現在5.4億年前 而且製造方解石的時候 第一個想到的就是三葉蟲 會不會就是珊瑚蟲製造的方解石 促進了三葉蟲的演化呢 又或者說會不會是發生了基因水平轉移 讓三葉蟲從珊瑚蟲那 獲得了製造方解石的基因呢 這就不得而知了 至少從時間點上和它們共同生存的環境上來說 我覺得還是有這個可能性的 好了 接下來該說說珊瑚蟲繁殖的事了 珊瑚蟲有點特別 它既可以無性繁殖 也可以有性繁殖 無性繁殖怎麼來呢 其實就是直接分裂 簡單粗暴 跟植物的出芽很像 發出來的新芽長大之後呢 就可以自立門戶了 自己分泌外骨骼 自己蓋房子住 通過這個方式來擴大羣落的規模 不過值得一提的是什麼呢 就是同一羣落的珊瑚蟲啊 雖然一人一間房 但是其實並沒有完全分開 它們之間是有組織連在一起的 甚至還能共享營養物質 從這個角度來說 就很有意思了 整個羣落的珊瑚蟲是單一生命體的話 那整塊珊瑚礁呢 基本都是它的外骨骼 那別說地球上最大的動物了 就連地球上最大生物的頭銜都得重新考慮纔行 之前咱講過 說地球上最大的生物是科羅拉多高原的潘多陽樹鱗 重量達到6000噸 不過跟整塊珊瑚礁來比的話 那就有點不夠看了 就在去年的時候 科學家們在澳大利亞的約克角附近發現了一個巨大無比的珊瑚礁 高度甚至達到了500米之多 底部的直徑達到了1.5公里 這要去參選最大生物的話 那就太欺負人了 是吧 當然了 對於已經生長了幾百萬年的珊瑚礁來說 也很難保證所有的外骨骼都是現在這批居民造的 在參賽資格方面還是有點問題的 好了 說完了無性分裂 咱再來說說有性生殖 這事就更有意思了 你想啊 珊瑚蟲一人一個房間足不出戶的 它怎麼交配呢 哎 人家也有辦法 辦法就是直接把精子和卵子都噴到水裡面 讓它們自己組合去 不過問題來了 如果精子和卵子只是零散的漂在水裡的話 那它們遇到的概率那就太低了 只有足夠多足夠密集纔有結合的可能性 也就是說必須所有人神同步的同時開噴 這個事纔可行 那麼有可能做到嗎 它們還真做到了 根據科學家們研究 珊瑚會參考一系列線索來決定什麼時候噴射 包括但不僅限於水文啊 信息素啊 月相啊 晝夜啊 等等 那麼這其中的相關性最好的就是月相和晝夜了 珊瑚羣通常會在某個月圓之夜同時行動 大量的精子和卵子被同時拋灑到海水裡 形成一片白霧 這麼一個氛圍裡面成功的概率就高多了 好吧 雖然不知道珊瑚怎麼計算滿月啊 不過從結果上來說呢 月圓之夜的神同步確實解決了它們的大問題 而且這麼幹還有個好處 就是不同品種的珊瑚 它們也會同步噴射 這樣就創造了一個有利於雜交的環境 對於珊瑚的基因多樣性來說是非常有好處的 那麼受精之後的個體呢 會隨著水流漂到其他地方 如果有合適的固定面 它們就會定居下來 形成一個新的珊瑚羣落 也就是說無性的分裂生殖可以擴大羣落的規模 有性的噴射生殖可以產生新的羣落 珊瑚在生殖策略方面絕對是拿捏得死死的 說到光合動物啊 咱之前說過幾個 比如綠葉海天牛啊 西葉海闊魚啊 這些都是可以光合作用的動物 那麼珊瑚跟它們一樣啊 也可以通過跟藻類共生 靠光合作用生活 對於大多數藻礁珊瑚來說呢 它們最喜歡共生的藻類叫做蟲黃藻 蟲黃藻生活在珊瑚蟲的細胞質裡面 珊瑚蟲所需要的能量當中 有90%都是蟲黃藻光合作用提供的 另外10%呢 是用觸手抓點浮游生物喫 其實也就是個玩兒 並不起主要作用 為了曬到更多的太陽 藻礁珊瑚喜歡生活在深度在60米以內的淺水區 這裡光線更充足一點 才能長得更快一點 感覺越說越像植物了 是吧 那麼說深水區有珊瑚嗎 也有 不過深水區的珊瑚啊 就不是一個概念了 因為不能借助光合作用 只能靠抓浮游生物喫 所以長得就比較慢 也形成不了珊瑚礁 這些叫做軟珊瑚 典型的代表呢 就是紅珊瑚 它們幾千年才能長一米高 非常的珍貴 紅珊瑚的骨骼當中 有類胡蘿蔔素 所以是紅色的 經常被拿來加工裝飾品 或者是珠寶這些東西 可以打磨得富有光澤 而且還不褪色 歷來在世界各地的文化當中都很受歡迎 那麼跟紅珊瑚不一樣啊 淺水區的藻礁珊瑚呢 它的顏色並不是它自己的顏色 而是跟它共生的那些藻類的顏色 比如蟲黃藻是黃色和棕色的 那珊瑚也只能是這個顏色 好吧 雖然說起來的話 蟲黃藻只是給珊瑚打工的 不過沒想到的是 這五顏六色的珊瑚美景 竟然都是人家打工人的功勞 那麼珊瑚自己什麼顏色呢 咱剛才說了 說珊瑚骨的成分是碳酸鈣 跟石灰一樣 純白色的 也就是說 如果沒有共生的藻類 珊瑚蟲就會餓死 珊瑚蟲餓死了 珊瑚就會變成白色 不幸的是什麼呢 就是全球範圍內的珊瑚礁 正在經歷嚴重的白化事件 被稱為自然界七大奇蹟之一的大寶礁 大家都聽說過 它位於澳大利亞的東北部 沿著海岸線延綿2300多公里 是地球上最大的珊瑚礁羣 那麼說這兒有多熱鬧呢 咱們來看一組數據 說有超過400種珊瑚 2000種魚類 4000種軟體動物 和30種鯨豚類動物生活在大寶礁 有常住居民 也有外來人口 絕對算得上是海洋世界的第一大都市 如果類比人類社會的話呢 世界上人口最多的城市 3800萬人口的東京 才能匹配得上 好了 現在大家可以想象一個畫面了 假設東京有一半的面積都變成廢墟的話 是一個什麼樣的場景呢 我想只有在災難片當中才有可能發生這種事 不過在現實當中呢 這樣的大災難已經發生在了海洋第一大都市 大寶礁的身上 2012年的時候 科學家們有一項研究 說從1985年到2012年期間 大寶礁的珊瑚數量竟然減少了一半以上 有50.7%的珊瑚都死掉了 珊瑚死掉的區域自然也就失去了作為棲息地的功能 也就是說 東京有一半的面積都不再適合居住了 可想而知這問題有多嚴重是吧 而且呢 出問題的還不僅僅是大寶礁 目前全世界只有46%的珊瑚礁被認為是健康的 其他的都已經遭到了不同程度的破壞 其中東南亞的珊瑚礁尤其危險 有80%都處於瀕危狀態 情況很不樂觀 那麼是什麼原因導致珊瑚死亡的呢 根據科學家們的研究 有很多很多可能的因素 比如氣候變化啊 海水污染啊 過度捕撈啊 海平面上升啊 等等這些都有影響 在這兒 咱重點來看兩個方面 一個是打工人走了 另外一個是天敵來了 剛才咱說了 說蟲蝗藻給珊瑚提供了90%的營養 如果他們罷工的話 那珊瑚一定活不了 實際上全球有很大一部分珊瑚白化事件 就是由蟲蝗藻出走引起的 那麼問題來了 蟲蝗藻為什麼不跟珊瑚合作了呢 科學家們經過長期的觀察 發現了其中的規律 科學家們發現啊 如果海水溫度升高的話 蟲蝗藻就會走 一個典型的例子就是9798年的阿爾尼諾現象 當時的海水溫度比正常大約高了四度 結果就導致印度洋的珊瑚有90%都出現了白化現象 好在後來水溫回落 部分珊瑚礁纔有了復蘇的跡象 到目前為止大約恢復了50%左右 不過呢 潛在的問題就是隨著全球氣候變暖 如果海水溫度升高之後不再回落的話 珊瑚想要自然復蘇就很難了 那麼除了水溫之外呢 還有一個就是海水的酸度 海水酸度升高的話 蟲蝗藻也會出走 而且全球溫室氣體排放增多 就會讓海洋吸收更多的二氧化碳 導致海水酸度上升 可以說不管是水溫還是酸度 都是溫室氣體排放帶來的後果 那麼面對這麼一個局面 科學家們有什麼辦法嗎 哎還真有 2010年的時候 賓夕法尼亞大學的研究團隊 在印度洋的安達曼海發現了一種珊瑚 這種珊瑚呢 可以在更高的水溫裡面存活 進一步研究發現 跟它們共生的藻類啊 並不是蟲蝗藻 而是一種更耐熱的藻類 與此同時呢 斯坦福大學的團隊 在南太平洋的薩摩亞羣島 也發現了有耐熱屬性的珊瑚 這就給科學家們提供了一個思路 什麼思路呢 就是先人工培育這些耐熱的共生藻 然後把它們投放到不耐熱的珊瑚礁裡 相當於給珊瑚找一批新的打工人 這種做法很像咱們和異生軍 來建立長島軍落的做法 所以有科學家就管它叫異生軍計劃 這是目前應對珊瑚白化的一個主要方向 好了說完了環境因素 接下來該說說珊瑚的一生之敵了 誰呢 就是極冠海星 極冠海星這傢伙最喜歡幹的事 就是趴在珊瑚上喫珊瑚蟲 而且繁殖能力還特別強 經常是一堆一堆的出現 可以說是所到之處寸虎不生啊 在2012年大堡礁的那份報告裡呢 極冠海星所造成的損失 甚至佔到了總數的42% 這麼看的話 這一生之敵的名號 那絕對是實至名歸啊 是吧 當然了 咱們都知道啊 大自然當中的食物鏈 那都是一環扣一環 環環相扣的 在生態平衡的狀態下 捕食者把被捕食者喫光的情況 應該不會出現 極冠海星能對珊瑚造成毀滅性的打擊 那就說明它的數量已經失控了 問題出在哪呢 就出在極冠海星的一生之敵 大法羅身上 大法羅是生活在珊瑚礁裡的 最大的軟體動物之一 體型比較大的 能長到60釐米長 它長著一副挫刀一樣的鋸齒 可以說就是為了喫極冠海星準備的 極冠海星呢 再生能力很強 就算被咬成塊 也可能再長出來 不過碰到大法羅的話 就直接涼涼了 大法羅的挫刀 可以把它磨成碎片 在一生之敵面前 絕對沒有任何生還的可能 那麼說大法羅出什麼事了呢 還是來自於人類的過渡不老 大法羅的殼是很受歡迎的裝飾品 而且還可以做成羅號 所以逐漸的數量就越來越少了 這才讓極冠海星有了爆發的條件 好吧 既然現在已經爆發了 那怎麼辦纔好呢 咱們一起來看一下 最常規的辦法就是江湖規矩 一對一單挑 潛水員手拿銀槍潛到水下 找到極冠海星之後 往它身上戳就完事了 當然了 鑒於極冠海星的再生能力 想直接戳死它是沒可能的 所以呢 潛水員會向極冠海星體內 注射一種凝膠 這種凝膠可以在24小時之內 殺死極冠海星 不過後來 因為極冠海星實在是太多 一支一支注射這種凝膠的話 成本上還有點接受不了了 好在科學家們迅速找到了替代品 什麼呢 石醋也可以 雖然威力是小了一點 但是48小時之內 也能殺死海星 這下就可以大面積注射了 好了 解決了原料問題 接下來還有人工問題 潛水員一支一支的戳 效率實在是有點太低 於是乎 昆士蘭科技大學的研究團隊 搞出來一個大殺器 叫做COSBOT 極冠海星水下獵殺機器人 這個機器人 可以自動在水下巡航 自動識別極冠海星 自動注射藥劑 在用照片進行測試的時候 識別極冠海星的準確率 能達到99%以上 不過呢 實際到了水下環境裡面 這個準確率就很難保證了 畢竟海水的透明度 光照強度 很多因素都會產生幹擾 一旦出現誤判 把別的什麼動物給刺了 就不好了 所以在這方面 還得繼續改進一下 要說最原生態的辦法 也在推進當中 沒別的 就是養大法螺 與其說把極冠海星殺死 還不如把他們抓起來 拿去餵養大法螺 人工養殖出足夠多的大法螺之後 再把他們放回野外的珊瑚礁裡 這樣從短期效果來說 可以消滅一部分極冠海星 從長遠來講 有助於恢復食物鏈的平衡 食物鏈的平衡恢復以後 就再也不用擔心極冠海星氾濫了 如果這個辦法可行的話 我覺得應該作為首選 最後 咱再介紹另外一個珊瑚的天敵 誰呢 他的名字叫做龍頭鷹哥魚 一般簡稱鷹哥就可以了 論相貌 鷹哥絕對稱得上是萬中無一了 不管是誰 只要看上一眼 一定會印象深刻 尤其是那對大門牙 不僅讓人過目不忘 而且還暴露了他的飲食習慣 就是喜歡啃珊瑚 那麼實際上呢 鷹哥的主食就是珊瑚 一條成年鷹哥 據說一年可以啃掉5噸重的珊瑚礁 堅硬的珊瑚礁喫下去之後 拉出來的就是細軟的沙土了 這些沙土呢 最終會被水流沖到海灘上 好多細軟的沙灘 其實就離不開鷹哥的貢獻 那麼說鷹哥一年喫掉這麼多的珊瑚礁 最大惡極的 是不是最後也得落得個極冠海星的下場呢 哎 人家就不一樣了 因為鷹哥自己啊 現在也是瀕危物種 保護還來不及呢 怎麼可能捕殺呢 是吧 所以喫點珊瑚礁什麼的 真算不上什麼大事 只不過對於極冠海星來說 就有點納了悶了 同樣是喫珊瑚的兩口子 這做人的差距怎麼這麼大呢