近年来，全球气候变暖、海水酸化、人工拖网捕捞等因素叠加，导致全世界珊瑚礁面积大幅萎缩，保护与修复迫在眉睫。中国科学院南海海洋研究所黄晖研究员团队研发了一系列珊瑚繁育和底播移植技术，应用于南海的珊瑚礁生态修复，目前修复面积已达35万平方米，有效遏制了珊瑚礁的退化。
本期《科技周刊》，记者采访了中国科学院南海海洋研究所、中山大学海洋科学学院的相关专家，探寻我国在珊瑚礁生态修复与利用方面的成效。
解密珊瑚礁
用0.2%的面积养育25%的海洋生物
“西沙群岛一带海水五光十色，瑰丽无比……海底的岩石上长着各种各样的珊瑚，有的像绽开的花朵，有的像分枝的鹿角。”在我国，不少人是从三年级语文课文《富饶的西沙群岛》中认识珊瑚的。
中国科学院南海海洋研究所黄晖研究员团队的刘骋跃博士告诉记者，我国已记录的造礁石珊瑚有480种，主要分布在西沙群岛、南沙群岛及海南岛周边海域等。珊瑚对海洋生态系统起到至关重要的作用，因其生物多样性丰富，珊瑚礁被称为“海洋中的热带雨林”。尽管造礁石珊瑚面积仅占海洋面积的0.2%，却孕育了超过25%的海洋鱼类，并为鱼虾贝蟹提供产卵场和索饵场。此外，珊瑚礁结构还能吸收80%—90%的波浪能，有效保护岸线免受台风和海啸侵蚀。
与大家想象的不同，珊瑚并非植物，而是一种腔肠动物。成千上万的珊瑚虫分泌碳酸钙骨骼，最终形成珊瑚礁。珊瑚对海水温度敏感，通常只生活在23℃—28℃、有光照的浅海中。一旦水温低于18℃，珊瑚虫就不再成礁。“所以，我们‘种’珊瑚的‘种’是要打引号的。”刘骋跃说。
近年来，受海水升温、酸化及水体富营养化、过度捕捞、拖网作业、围填海等主客观因素叠加影响，珊瑚退化速度远超自然恢复的速率。刘骋跃表示：“珊瑚最常见的问题是白化。这是因为水温升高，导致与珊瑚共生的虫黄藻脱离珊瑚。虫黄藻不仅是珊瑚颜色的来源，它还通过光合作用，为珊瑚提供能量。尽管珊瑚也可以吃一些食物，但这一方式获取的能量不足以让珊瑚长期生存，因此，珊瑚白化超过一定时间就会死亡，若水温下降，虫黄藻也可以回到珊瑚体内，让珊瑚重新生存下来。”
“我们团队做珊瑚礁修复的目标，就是让南海相关区域的珊瑚恢复速度大于其退化速度。”刘骋跃说。
体系完备
育苗播种维护全程高效管控
自20世纪90年代起，团队开始从事珊瑚修复的科研工作，经过30余年的积累，形成了一整套成熟的技术体系。
首先是种苗来源，团队研发了无性扩繁和有性繁殖两大技术。无性扩繁类似“无心插柳”，通过切断珊瑚断枝进行扩大培养，技术成熟且效率较高，但缺点是缺少个体间基因交流，长期有种群退化的风险。有性繁殖则是主动采集珊瑚的精卵团，培育受精卵，直至养成可移植的个体。
与之配套的是珊瑚“苗圃”的建设。刘骋跃向记者展示了团队在三亚等地建设的“苗圃”。在蔚蓝的海面下，团队采用树形、绳索式、框架式等不同结构进行珊瑚培育，珊瑚的种苗就“长”在了这些桩子上。“通常，我们会在珊瑚修复区域附近进行苗圃的建设，这样就可以尽快驯化珊瑚，以适应目标环境。”刘骋跃说。
珊瑚“苗圃”
当珊瑚苗长到一定大小，其对海洋环境的适应能力也大大提升，团队便会采用底播移植的方式，让珊瑚苗回归海底，开启造礁。这一技术类似从育秧到插秧。根据海底地形和珊瑚形态，团队会采用不同的固定方式——
最常见的是铆钉法。潜水员到达海底后，找到可使用钻孔的岩底，使用水下电钻打钉，固定分支状珊瑚，帮助其在海底生长。铆钉法简洁高效，但近来研究发现，其缺点是结合部生长慢，易受台风影响导致“头重脚轻”。
第二种方法是用生物黏合剂。团队自主研发了水下专用黏合剂（类似“水下水泥”），可适用于无法打钉的岩底或团块状/表覆型珊瑚，增加接触面积，使珊瑚抗台风能力更强。
第三种方法是人工礁体法，可在严重退化、无附着基的区域投放人工礁体，提供新的生长点。
“种”下珊瑚后，团队还需进行后期维护，包括定期监测生长情况、清除敌害生物及投放互利共生生物等，以利于珊瑚礁生态系统的恢复。
成效显著
从覆盖率不足5%恢复至连片生长
刘骋跃告诉记者，经过多年努力，团队目前已培育珊瑚种苗35万—40万株，底播移植面积超35万平方米。其中，三亚鹿回头海域，经过修复后珊瑚覆盖率显著提升，从不足5%恢复至连片生长，移植珊瑚已实现性成熟和排卵。在国际合作方面，团队的修复技术已推广至斯里兰卡，协助当地搭建苗圃并进行移植，效果良好。
移植成效
对于珊瑚礁的保护，目前的主要威胁仍是强台风、不断变暖的海洋水温以及不断加剧的海洋酸化。“我国已经意识到珊瑚的重要作用，并通过立法对珊瑚礁进行严格保护。现在，大多数的珊瑚为国家二级保护野生动物，其中，名贵的红珊瑚更是国家一级保护野生动物。”刘骋跃说，团队还会协助相关法院，对人为破坏珊瑚礁的行为进行认定，“拖网捕捞可能会对珊瑚礁造成严重破坏，这一行为在珊瑚礁海域已被严格禁止。”
据介绍，团队珊瑚礁单株修复成本从一百多元至四五百元不等，珊瑚礁底播移植对水下作业精细化程度要求非常高，目前仍难以进行机械化替代，主要依赖专业潜水员。“这些潜水员在进行珊瑚移植前，团队都会进行专业培训，他们中不少人之前从事海洋捕捞或海洋观光旅游业，移植珊瑚为他们提供了新的就业机会。”
值得一提的是，随着我国各界环保意识的大幅提升，不少公司都非常看重ESG领域的表现，因此，南海珊瑚礁修复如今也获得了我国环保机构和大型企业的资金支持。
未来研究方向
让珊瑚更耐热突破繁殖难题
团队接下来在珊瑚领域的科研将重点布局三个方向。
第一是坚持长期本底调查，持续监测和发现珊瑚的演变规律。
第二是突破规模化珊瑚有性繁殖技术，攻克技术瓶颈，进一步降低有性繁殖成本，解决无性繁殖导致的种群退化问题。
第三是研究耐热机制与珊瑚选育。“这也是我目前的科研重点，我们的研究发现，在同一片珊瑚礁内，有的珊瑚出现白化，有的则没有，表明有的珊瑚更耐热。我们希望通过杂交、热驯化等手段，选育出耐高温的珊瑚品种，并从营养生态学角度（如脂质代谢调控）提升珊瑚的热耐受性。”刘骋跃说。
全球气候变化下
珊瑚向高纬度地区迁移
中山大学海洋科学学院教授刘岚长期深耕海洋天然产物研究。2014年起，刘岚开始从事珊瑚礁研究。她告诉记者，目前在珠海市珊瑚礁修复项目中，中大团队主要承担生态本底调查和跟踪调查任务。
刘岚在调查中发现了珊瑚礁热带物种北移的现象：“我们在万山群岛调查中，记录到原本属于热带分布的鹿角珊瑚、杯形珊瑚等出现频率显著增加。原本，我国造礁石珊瑚分布北界止于福建东山，但近年来，浙江温州等地也记录到了珊瑚存在，这些印证了全球气候变化下珊瑚向高纬度地区迁移的趋势。”
她还指出：“海水温度超过30℃会导致赤道附近珊瑚白化甚至死亡，这迫使珊瑚幼虫随海流向北方较冷水域扩散定植。此外，部分珊瑚可能向温度较低的深水区扩散。”
刘岚教授在进行珊瑚研究
从珊瑚中“淘药”
刘岚还专注于海洋天然产物的开发利用研究，团队积极从珊瑚礁、红树林、海草床等海洋生态系统中寻找活性物质，开发功能产品或海洋药物。
刘岚介绍，中山大学是中国海洋天然产物研究的发源地。1978年，龙康侯教授率先开拓了中国海洋天然产物化学研究领域；此后，曾陇梅教授和苏镜娱教授夫妇接力推进，在20世纪80年代中期发表了该领域的第一篇顶级期刊论文；林永成教授则开创了海洋微生物天然产物的新方向。
刘岚团队在国内率先建成“海洋生物天然产物化合物库”，已收录保藏海洋化合物逾3000个；从2008年到2013年，刘岚走遍了国内十多个红树林保护区，带着学生采样，建立了南海海洋微生物菌株库，保藏菌株数量超过10000株。
近年来，团队在海鞘来源海洋真菌次级代谢产物中，发现环酯肽化合物ISE具有优异的抗血栓活性，且出血风险低，已通过生物合成及化学全合成手段完成了规模化制备，并获省重点研发专项支持进行成药性评价。目前，这一抗血栓药物已完成临床前研究和成药性评价，正推动药物向临床方向转化。
“海洋药物其实早就应用于我们的生活。例如头孢药物，最早的头孢霉菌就是人类在地中海附近发现的，后经结构改造发展为多代头孢药物。”刘岚说。
据介绍，中山大学不仅有海洋科学学院，还有医学院、药学院等多个学科协同推进，开发新型抗肿瘤、抗结核等海洋药物。
统筹/梁倩薇、嵇沈玲
文、图/广州日报新花城记者：武威 通讯员：王沐众、李建平
