海绵

破解珊瑚礁的达尔文悖论1米方圆百

发布时间:2023/2/25 21:59:13   
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在钢筋水泥构筑的大都市里的生活,和田园诗比较起来,无疑是嘈杂拥挤的。但即使是人口密度最集中的地方,和大自然的社区——珊瑚礁比起来,还是小巫见大巫了。

在珊瑚礁上——几平方米内,就能发现数以万计的物种,居住着数以百万计的生命个体。而这一切,绝大多数时候都发生在最清澈、营养最贫瘠的海域。

珊瑚的都市,一个乌托邦

众所周知,珊瑚礁是由珊瑚虫群落形成的。它的价值远高于被摆放于室内当作装饰品——在海底,珊瑚礁形成了地球上最多样化的生态系统,没有之一。

根据海洋生物学的统计,珊瑚礁占世界海洋面积的不到0.1%,但它们为至少25%的海洋物种提供了栖息地,包括鱼类、软体动物、蠕虫、甲壳动物、棘皮动物、海绵、被囊动物和其他刺胞动物。

有人把珊瑚礁比作乌托邦——活在这里的物种,绝大部分都是互利互惠的关系。

首先,珊瑚虫并不能进行光合作用,但它们进化出了与共生藻属的微观藻类——虫黄藻(Zooxanthellae)的共生关系。这些虫黄藻共生体为珊瑚提供了高达90%的营养——以葡萄糖、甘油和氨基酸的形式。

反过来,珊瑚不但庇护着虫黄藻,还持续供应着光合作用所需的二氧化碳——在这种和谐之下,平均每立方厘米的珊瑚中居住着一百万的虫黄藻。

这曾经构成了一个非常有趣的——“当海水温暖、贫瘠、清澈又湍急时,珊瑚……反而会更好地繁殖。”这是达尔文在年经过大溪地时已经注意到的事实。

珊瑚如此高的产量如何在那些异常贫瘠的海洋条件下蓬勃发展?支持珊瑚虫新陈代谢的营养物质哪儿来的?

直到最近,科学家们才解开了这个悖论。除了提供大量养分的虫黄藻之外,更重要的是,在珊瑚礁形成的“乌托邦”里,生物们进化成了一个体系,可以循环利用每一分一毫的养分。

交织在一起的命运

珊瑚礁构成了世界上生产力最高的生态系统,提供了复杂多样的海洋栖息地,支持着广泛的其他生物,珊瑚礁的每一毫米,都被生命覆盖着。

外部来看,珊瑚礁和它们的邻居,红树林、海草草甸具有互利的关系:珊瑚礁保护红树林和海草免受强流和海浪的破坏它们扎根的沉积物,而红树林和海草保护珊瑚免受大量淤泥、污染物的侵袭。

礁内,海绵生活在珊瑚的缝隙中。这些海绵是高效的滤食动物,它们会消耗掉大约60%漂过的浮游植物。接下来,海绵排出的“便便”,有机质小颗粒,是珊瑚可以使用的养分。

而珊瑚礁中那数之不尽的藏匿处、多种多样的避难所是生物多样性和高生物量最重要的因素。一个完美的藏身点,在一天的不同时间有不同的物种居住,白天晚上两班倒。

在这里,许多动物已经共同进化,不仅彼此并肩生活,经常在彼此的身上甚至内部生活。

比如,上图这张栖息在海绵身上好几种生物的照片——说明了在这些珊瑚礁内,关系可以变得非常复杂和多层次。

许多鱼在大海绵的波浪沟中躲避,已经进化出一些特征,使它们能够与海绵多孔的"墙壁"融为一体,更难被发现。就像上图中C位若隐若现的是海绵虾虎鱼(Phyllogobiusplatycephalops),它是半透明的,只有淡淡的粉橙色,这种颜色让它在靠近海绵时几乎消失在背景中了。

但,不幸的是,对于这只虾虎鱼来说,与周围环境融为一体是无法抵御聚集在其鳍周围的寄生虫的。

生命的层次,共同进化

虾虎鱼和觊觎鱼翅的不速之客并不是唯一利用珊瑚礁内海绵的动物。

甲壳类动物——刚才那张照片里,虾虎鱼上方探头缩脑的两只螃蟹——也在海绵里面避难。海绵和甲壳类动物之间的这种关系通常是互惠互利的,滤食性海绵提供保护,并会吸收螃蟹和虾吃剩的食物颗粒。

但并非总是如此。

最近的一项研究中,生物学家检查了一种热带虾(Typtoncarneus)的胃内容物,发现这种甲壳类动物的饮食主要是海绵组织。这些虾独特的剪状爪子的进化方向完全就是以剪切海绵为指导的......

海绵是否会进化出对寄生虾的防御还有待观察。至少有其他研究表明,一些种类的海绵确实会释放化学防御物来保护自己免受捕食(像植物一样)。

写在最后

现实中,必然充满竞争与搏杀,乌托邦只存在于人类的幻想中。

事实上,进化的军备竞赛,也是珊瑚礁里有如此生物多样性的原因之一。随着一个物种的进化和适应,它的共生体——无论是有益的还是有害的——也会如此。

最终,这种共同进化会导致全新的物种分支出来,填补一个新的生态位,为珊瑚礁上的生命增添另一层复杂性。

在拥挤的珊瑚礁上,物种们的日子相互重叠,过着在生物学和进化上紧密交织的生活。人类的世界又何尝不是如此呢?

作者感谢你的

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