2015年10月23日星期五

珊瑚

很多同学心里会很疑惑,珊瑚到底是动物还是植物?

摘自www.gizmodo.com.au
珊瑚常常被人们误以为是植物,珊瑚分为珊瑚虫群体或骨骼。珊瑚虫其实一种生活在温暖海域的腔肠动物,属于刺细胞门动物,大约有6000多种。它们只有水螅型的个体,身体呈圆筒状,至少有8个触手,触手的中央有口。大部分珊瑚虫是群居动物,许多珊瑚虫共同生活,聚集在一起形成骨架,形状像树枝,被称为「珊瑚石」或「珊瑚」。

珊瑚虫构造(图片摘自维基百科
认识珊瑚虫

珊瑚虫是一种结构简单的胶质小动物,它们的触手可以用来捕捉海里的浮游生物。触手张开时会随着海水的摇荡来捕食,海水也会把浮游生物送到它们的嘴里,嘴巴直通腔肠或胃。当珊瑚虫消化完毕后,再从嘴里直接把废物排出来(就是用嘴巴吃东西,然后也用嘴巴大便啊)。

图片摘自维基百科
珊瑚是刺丝胞动物(cnidaria)的一种,它的触手上有许多有毒的刺胞,作为自卫和攻击其它生物的器官。人类在海水中接触珊瑚,皮肤会被割伤,甚至造成剧烈的刺痒和疼痛。水母、珊瑚、海葵都是刺丝胞动物。

珊瑚虫的幼虫出生后就自由自在的浮游在海中,一旦附在岩石后就会继续生长。它们会分泌一种含有石灰质的黏液,这种黏液慢慢变硬,变成了凹形的骨架,把珊瑚虫托在里面,当遇到敌人来吃珊瑚虫时,它们就把整个身体缩进去躲起来(和乌龟很像呢)!

珊瑚虫是雌雄异体的,一般的珊瑚虫身体的基本构造都差不多。有些珊瑚虫会产生精子和卵子,并在海水中或胃腔内受精。受精卵会发育成为有纤毛的幼虫,幼虫在几天至几个星期后会附在固体(例如岩石或珊瑚石)上继续成长。有些珊瑚虫则以出芽的方式生殖,新芽不会与原来的珊瑚分开,并不断的成长,慢慢繁衍成群体。

这种形状看起来像花朵的小虫,经过不断繁衍,堆积在内层比较老的珊瑚虫,因为无法获得食物,就逐渐死去,只留下骨骼。新生的珊瑚仍然不断向外生长,日积月累,就形成了树枝状的珊瑚石。珊瑚虫的成长速度因种类而异,有些慢的需要十年甚至二十年才能增长一寸。珊瑚石与其他许多生活在珊瑚石附近的生物骨骼慢慢累积,加上甲壳动物形成的保护层,就会成为像岩石般坚固,而且越来越大的珊瑚礁了。

海洋生物学家形容「珊瑚礁的功能和重要性,就像陆地上的热带雨林一般」。珊瑚礁虽然只占洋底面积的千分之一,但是全世界的鱼类中有四分之一以珊瑚礁为栖息地。热带雨林和珊瑚礁有很多相似的地方,第一,雨林主要在热带地区,珊瑚礁也是分布在热带的浅海,离赤道愈近,珊瑚礁愈发达。这是因为大多数会形成珊瑚礁的珊瑚必须生活在水温摄氏二十度以上,所以珊瑚礁大多在热带的浅海形成,太冷或太深的海域,都不会形成珊瑚礁。另外,珊瑚虫体内有共生藻,珊瑚大部分的能量来自於共生藻,必须藉这些藻类行光合作用以获得足够的能量,所以珊瑚要生长在阳光充足的地方。第二,雨林的生物种类繁多,珊瑚礁区也是海洋环境中,生物种类最多的地方。(1)

珊瑚的繁衍

体外受精

珊瑚虫即将放出一个粉红色的精卵团,下图是珊瑚产卵:

图片摘自www.xhes.tc.edu.tw
珊瑚纷纷将精卵束(包括精子和卵子)一起排放到大海。亿万个精卵漂浮在海面上,是珊瑚新生命诞生的开始:

摘自维基百科
为什么珊瑚会产下大量的卵呢?同学们上了五年级——动物的生存过程,可能会猜到。是的,体外受精(external fertilization)的珊瑚,在广阔无边的大海里,它们的精子和卵子很难相遇而结合。它们随时都会被其他海洋生物或天敌例如各种鱼类和水母吃掉,被人类的活动影响而死亡,或者被海流带走。即使幸运之神眷顾,成功结合并发育成新生的珊瑚,他们还是非常脆弱。因此,成熟的珊瑚虫会同时间一起排出大量的精卵,以增加生存下去的机会。

珊瑚成功的机会或许就只有百万分之一,再加上受到全球暖化、气候变幻、人类的开发活动,或藻类繁殖过剩等因素也会影响它们的存亡。

分裂繁殖或出芽繁殖

一块珊瑚有成千上万只珊瑚虫,这些珊瑚虫最初是由一只分裂或出芽繁殖,一变二,二变四,不断分裂而成为一大群的珊瑚虫。那么第一只珊瑚虫是怎么来的呢?就是之前所说的,珊瑚虫的精子与卵子在海水里受精发育成长而来的。

分裂之后,珊瑚虫的身体之间的肉并不会分开,而是互相连接在一起,好像连体婴那样,这些肉就是「共体」或「共肉」(请看本页的珊瑚虫构造图)。虽然每只都有自己的器官和身体组织,但它们是成千上万地连接在一起,就好象超级连体婴。珊瑚虫的肉连接在一起是有大大的好处,当一只珊瑚虫有食物吃时,就会有福同享,把获得的营养和邻近的兄弟姐妹分享;但这也有大大的坏处,就是只要其中一只生病,就必须有难同当了,细菌和病毒会通过共肉,快速传染给隔壁的伙伴。

珊瑚的好朋友

珊瑚有一个最重要也最要好的朋友,它就住在或附在珊瑚身体,有不同的色素,使珊瑚拥有各种各样的色彩。如果失去它,珊瑚就变成像普通石头一般白色的样子,它就是珊瑚的共生藻——虫黄藻(zooxanthella)。

大多数的珊瑚,白天只露出有色素的部位,让虫黄藻吸收阳光以进行光合作用;到了晚上、阴暗或阳光不充足时,才把珊瑚虫伸展开来,利用触手捕捉食物。虫黄藻在阳光下进行光合作用,吸收二氧化碳,释放出氧气和提供葡萄糖等给珊瑚以生存和发育;作为给好朋友的回报,珊瑚则排出二氧化碳和含有氮磷等的废物,虫黄藻就可以获得光合作用所需的二氧化碳,以及氮和磷等营养。

珊瑚白化病

珊瑚对海水温度很敏感,如果水温升高超过一定的范围,珊瑚就会抛弃虫黄藻,恢复成白色,如果虫黄藻不再回来,珊瑚就会缺少能量来源而逐渐死亡。

左边粉红色的是健康的珊瑚,右边是有白化病的珊瑚(图片摘自中国海洋
适合珊瑚生存的环境

适合珊瑚健康生长的海水温度大约是23至28℃,海水温度太高或太低都会造成珊瑚白化病,甚至死亡。

珊瑚必须生长在坚硬和稳固的地方,例如礁块和岩石上,它们才能安稳地生长。当海底有泥沙或小石头时,漂浮在海水中的珊瑚幼虫无法附在海底,即使暂时附着,也会因为泥沙的翻覆和搅动而无法安定,接着就会逐渐死亡。因此,在沙质的海底几乎找不到珊瑚的踪影。

珊瑚必须生长在清洁的海水,若海水中有过多悬浮物质、有机物质或沉积物,都会伤害珊瑚。珊瑚也无法在淡水中生存,海水的盐度大约33%至36%。

至于海里的光照强度要大于1%〜5%表面光照強度,深度大约20至30公尺左右,共生藻才有充足的阳光进行光合作用,与珊瑚互利共生。(2)

珊瑚礁的种类

珊瑚礁主要分成三大类,(一)堡礁(Barrier reef)。从高空向下看,堡礁和陆地之间好像隔着一条护城河一般,所以称为堡礁。堡礁大多离陆地有一段距离,不容易接近,所以比较不会受到人为的破坏,例如连绵两千多公里的澳洲大堡礁。(二)环礁(Atoll reef)。从高空中向下看,环礁呈圆圈状,例如南太平洋许多环状的珊瑚礁,台湾的东沙岛也是环礁的一部分。欧美的先进国家常在环礁进行海底核子试爆,破坏了珊瑚礁生态。(三)裙礁(Fringing reef)。这类珊瑚礁就长在陆地的边缘,如果我们把陆地的边缘看成裙子的裙角,裙礁就好像裙摆末端的衬饰和褶边一般,所以称为裙礁,例如在台湾垦丁的珊瑚礁。

珊瑚礁区有一个特色,那就是附近没有大河。河流会将陆地上的泥沙冲刷入海,混浊的海水将阻碍珊瑚的呼吸及进食。此外,随河水冲刷入海的营养盐会引起浮游性及附着性藻类大量繁殖,这些藻类会和珊瑚竞争阳光和附着的岩石,引起珊瑚的死亡。所以,大河的出海口附近是不会形成珊瑚礁的。(1)

裙礁

裙礁是沿着海岸延伸到外海的珊瑚礁。

下图是台湾琉球屿(或者被称为小琉球——Xiaoliuqiu)东南沿海一带的厚石裙礁:

图片摘自哇靠小琉球旅游資訊網
堡礁

堡礁不在海岸,有的暴露在离海岸不远的海面,有的则是沉没在海面下的暗礁。

大堡礁(Great Barrier Reef)是世界最大最长的珊瑚礁群,位于南太平洋的澳大利亚东北海岸,它纵贯于澳大利亚东北昆士兰州外的珊瑚海,北从托雷斯海峡,南到南回归线以南(约南纬10°至南纬24°),绵延伸展共有2600公里左右,最宽处161公里。约有2900个独立礁石以及900个大小岛屿,分布在约344400平方公里的范围内,自然景观非常特殊。大堡礁的南端离海岸最远有241公里,北端较靠近,最近处离海岸仅16公里。在落潮时,部分的珊瑚礁露出水面形成珊瑚岛。在礁群与海岸之间是一条极方便的交通海路。风平浪静时,游船在此间通过,船下联绵不断的多彩、多形的珊瑚景色,就成为吸引世界各地游客来猎奇观赏的最佳海底奇观。

大堡礁是由数十亿只微小的珊瑚虫所建构成的,是生物所建造的最大物体,就算从外太空也能看到。因其造就了丰富的生物多样性,而在1981年被列入世界自然遗产名录,也曾被CNN选为世界七大自然奇观。(3)



环礁

至于环礁是圆环形的珊瑚礁,一般上是由火山岛周围的裙礁变成的。通过风化,岛屿逐渐被消磨,最后沉到水面下,最后只剩下一个环绕着暗礁的环礁。大陆下沉和海面上升也会形成环礁。最著名的环礁是马尔代夫的环礁:

图片摘自SMC Zoology
位于南太平洋的托克劳(Tokelau)阿塔富环礁(Atafu / the Duke of York Group)的卫星图:

图片摘自维基百科
形成环礁的动画图:
动画图摘自维基百科

珊瑚礁的分布

全世界的珊瑚礁总面积估计超过284000平方公里,其中印度洋-太平洋地区(包括红海、印度洋、东南亚和太平洋)占91.9%的面积。仅东南亚就占32.3%的面积,太平洋(包括澳大利亚)占40.8%。大西洋和加勒比海仅占全世界的7.6%。除了上文提到的,著名的珊瑚礁还有中美洲洪都拉斯的罗阿坦堡礁是世界上第二大的珊瑚礁和埃及红海海岸的珊瑚礁等。(4)

珊瑚礁分布图(图片摘自维基百科)

摘录:
(1)台灣國立自然科學博物館——珊瑚礁
(2)认识珊瑚教学剪报
(3)维基百科——大堡礁
(4)维基百科——珊瑚

参考资料:
1. 维基百科——珊瑚礁
2. 维基百科——珊瑚
3. 台灣省政府教育廳多媒體電腦輔助教學網站——腔腸動物門
4. 台灣省政府教育廳多媒體電腦輔助教學網站——花蟲綱(珊瑚綱)
5. 百度百科——珊瑚
6. 台灣國立自然科學博物館
7. 维基百科——虫黄藻
8. 百度百科——珊瑚礁白化
9. 國家地理雜誌——搶救珊瑚礁

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