科学纪录片：守护南海珊瑚林

来源：中国科技新闻学会

这是一片神奇而辽阔的蔚蓝。当炎热的赤道从曾母暗沙之南200海里划过，当温暖的季风从U形九段线吹过，世界的版图上便清晰地标记出了中国的南海。深深感恩于我们勤劳勇敢的祖先，为中华子孙开拓了如此壮丽的水域和海疆，留下了这样厚重的祖产和家业。

东沙群岛、西沙群岛、中沙群岛、南沙群岛，200多个岛、礁、沙、滩如繁星洒在浩瀚的苍穹，如宝石镶满蓝色的丝绒，它们构成南海的框架和坐标。我们还要惊叹大自然的巧妙设计， 中国南海的岛屿并非大陆岛和冲积岛。它们的基本成因，是亿万珊瑚在亿万斯年生命活动中造就的珊瑚礁。惟其如此，不认识珊瑚就无从谈起南海诸岛了。

中国科学院南海海洋研究所里，聚集了一批最智慧的头脑。下属各专业机构如臂使指、根须四布，连接着南海的一脉一息。黄晖所在的中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室，便是研究珊瑚的一支主力军和国家队。

形貌奇异、色彩斑斓的珊瑚，很早就受到人类青睐并进入经济文化生活。西晋时代王恺和石崇斗富，最后靠着拥有珊瑚的多寡和优劣而一锤定音。至于珊瑚究竟为何物，则长期以来各说各话。有人认为是石头，《说文解字》“系传”云：“今人所谓珊瑚，石也”；也有人主张是树木，李时珍在《本草纲目》中写道“珊瑚生海底，五七株成林”。真正把珊瑚归入动物王国，已经是近代科学的认知了。

大小如米粒，体型如圆筒，环状排开的多条触手招摇不停，将浮游生物攫入口中……这便是刺胞动物珊瑚虫的生命姿态。但珊瑚虫主要的营养来源却并非捕食，而是体内虫黄藻的光合作用。我们看到了一对绝妙的共生关系：虫黄藻是珊瑚虫的“房客”，用光合作用产生的糖和氧气“交纳房租”，并赋予“房主”五彩缤纷的颜色；珊瑚虫则不仅解决虫黄藻的住宿，还将自身代谢的产物二氧化碳及氮、磷等供给虫黄藻做光合作用原料，真可谓佳偶天成，互利双赢了。

当外胚层不断分泌碳酸钙，珊瑚虫开始化柔为刚，杯状的壳体成了外骨骼和“自建住房”。由于珊瑚虫摄取营养的昼夜模式，造成碳酸钙外壳生长环纹的周期性盈缩，我们能从X光和显微镜下看到古老珊瑚虫化石留下的“日历”，如同树木生长的年轮，证明泥盆纪时候地球确实自转更快，一年曾经有400多天。

珊瑚礁的形成，生动见证了“铢积寸累”和“日积月累”的伟大力量，建筑的基本单元只是每个小虫的骨殖，漫长的工期则从5亿多年前寒武纪直到今天。岸礁，在潮水涨落线之间与陆地连成一体；堡礁，多平行海岸有泻湖隔离；环礁，则卓立远海并内存泻湖。珊瑚礁以其巨大尺度和体量，赫然改变了南北纬30度之间热带浅海的版图。著名的大堡礁绵延2500公里，是太空中唯一能看到的活体地质构造；中国南海则拥有全球2.57%的珊瑚礁资源，位居世界第八，这是得天独厚的国之瑰宝。

基础数据应该是一切研究的前提，岸线、气温、日照、水质、土壤、风力、生物群落、植被分布，获得资料的最可靠手段是实地测量。望远镜、放大镜、定位仪、测距仪，黄晖团队的才俊们不一定都有汽车驾证，但却个个考过了潜水执照。选取样地样方，布下样线样带，大船无法在礁丛行驶，便放下小艇到泻湖泛舟；人迹罕至的沙滩孤悬海角，就自带给养在岛礁生存。经过2代人的勘探、普查、修订、增补，南海诸岛已经建立了清晰的生态区划和物种户籍。

珊瑚礁被称作海洋中的“热带雨林”和“沙漠绿洲”是实至名归的。在全球3.6亿平方公里的海底面积中，珊瑚礁只占0.2%，但却是25%海洋生物的家园。千姿百态的鱼鳖虾蟹，五光十色的贝螺虫藻，都在琼林玉树间聚族而居和繁衍生息。这里旺盛的净初级生产力是海洋的生命发动机，造就了我们这个行星上最高级而复杂的生态系统，形成了海洋生命最丰富的基因库和宏大的博览会。

谁也不再怀疑珊瑚礁和人类命运息息相关：支撑着全球渔业的可持续发展；保护着海岸不受风浪潮汐侵蚀；贮存着丰富的石油天然气宝藏；蕴藏着珍稀独有的药用资源；作为观光旅游的圣地，珊瑚礁又被誉为“潜水天堂”和“海底花园”。

然而，亿万年间挺过冰河泛滥、陨石打击、火山爆发、海面起落的珊瑚礁，却无法承受近百年的人类活动了。全球气候变化和海水温度升高，成为珊瑚礁毁灭的主要祸根，“白化”则是第一瘟神和杀手。

“合则两美，离则两毁”，珊瑚虫和虫黄藻的共生关系原本是珊瑚礁健康生存的基础。而骤然变化的环境使这些小生命产生持久的应激反应。珊瑚虫开始代谢紊乱、躁动不宁，虫黄藻则变得酶功能失序、光合作用锐减，最终导致了大好姻缘破裂，彼此一拍两散。究竟是珊瑚虫“翻脸”，驱逐了虫黄藻，还是虫黄藻“背叛”，逃离了珊瑚虫，至今仍然清官难断。但严重的后果是，珊瑚虫失去了虫黄藻，从此“六宫粉黛无颜色”。虽然还不至于立刻死去，但几条触手在夜间徒劳地捕食，远远无法维持生命需求，如果不能在短期内与虫黄藻破镜重圆，最终将会沦为饿殍。这时候，万紫千红的生态乐园便只剩下珊瑚虫的累累骨骸，“白茫茫一片真干净”了。

1998年厄尔尼诺登上各国媒体头条时，珊瑚礁首当其冲经历了全球性大扫荡。2016年的厄尔尼诺事件已经让世界90%珊瑚礁受到致命损害。对于全球气候变化，珊瑚礁可谓“水暖先知”的显示仪和预警器。此外，海洋的酸化，海水的污染，紫外线辐照的增加，海上工程的骚扰，都是珊瑚礁“白化”的肇因。国外有科学家悲观预言，珊瑚将在50年内从地球消失，引发整个海洋生态系统崩溃。如何在千钧一发间挽救珊瑚礁，全靠人类的智慧和决心了。

更为不可饶恕的罪过，是近年来的直接破坏。对海洋生物的掠夺性捕捞，对珊瑚礁不择手段的盗采，让许多稀世珍宝遭受荼毒，让大自然千万年的慢工细活毁于一旦。我们生为“万物之灵”，究竟灵在何处？该如何唤醒社会的良知，放弃暴殄天物，制止野蛮和贪婪？

1990年，国务院正式批准建立三亚珊瑚礁国家级自然保护区，湛江徐闻珊瑚礁自然保护区也于2007年晋升国家级。2012年，三沙海洋生物自然保护区已在建设中。合理划定核心区、缓冲区和试验区，让珊瑚种群摆脱尘嚣，回归宁静，休养生息，再图大计。这是对南海生态真诚的敬畏和礼遇。也为科学研究提供了可靠的实验基地。

精心编撰的珊瑚鉴定图谱和识别手册，既是科研的参照，科普的读物，也是执行国家重点保护动物法规的依据和基础。野外拍摄，案头考辨，其中的心血和甘苦一言难尽，它们的价值和意义绝不低于科学论文。

在今日南海的评价指标体系中，珊瑚礁的权重已经非同一般。举世瞩目的造岛工程，就在规划、设计、施工各阶段划出了保护珊瑚礁的生态红线。如果说大自然几千年间的风浪推送和海流搬运，让珊瑚贝类的残片碎屑“聚沙成岛”，今天的吹填技术，只是按动这一自然过程的“快进键”：用绞吸式挖泥船把泻湖中的珊瑚砂砾泵送到潮上陆域，让它逐步演化为海上绿洲，这便是“生态岛礁”的理念和“自然仿真”的思路。要加高山尖最好向山脚培土，世上没有谁比我们更懂得如何珍爱和打理自己的家园。

保护珊瑚礁是一盘永远下不完的棋，被动消极的“守势”和积极主动的“攻势”，又属不同的棋路和棋风。为什么不能像荒山造林那样在海底播种插条，让珊瑚林大面积开拓生存空间？这正是黄晖团队夙兴夜寐、殚精竭虑的全新课题。

传宗接代对于每个物种来说都是头等大事，珊瑚就兼具无性生殖和有性生殖两种本领。从身体的边缘和中间“发芽”、“断裂”，不断克隆出新的个体向周边扩展，正是靠着无性繁殖的“分身术”自我复制，让珊瑚礁从很小的地盘发展成结构宏伟、体量庞大的海底巨观。

这种无性繁殖和再生功能又是一脉相通的。将珊瑚枝切成手指大小，经过暂养和培育，再附着到预定海域的人工礁体上，让它们另起炉灶、安家落户，成为珊瑚礁新的“殖民地”。这种珊瑚移植需要外科手术的细心和地质勘探的准确，挑花绣朵的巧思和抽丝织锦的品味。2013年，黄晖团队已经在西沙建立了将近1公顷珊瑚底播试验区和示范区，经过不断完善改进，来日一定可望大成。

有性繁殖是珊瑚虫向高级生物进化的证明，虽然雌雄同体、雌雄异体并存让珊瑚虫显得性别混乱，但却不妨碍精子、卵子的产生和成熟。平时雄体珊瑚虫的精子排出后，从水中游进雌体腔肠，并在那里和卵子结合形成浮浪幼虫，再被“吐出”而返回大海，经过漂泊流浪，最终固着在海底坚硬的构造上安身立命。

一年一度的珊瑚排卵事件，则是大自然最典型的同步现象和最神奇的生命凯歌。满月之后，夜幕降临，随着至今无法解释的指令，亿万珊瑚虫体内的生物钟同时发动，将蓄势已久的精子卵子孤注一掷排入海中。如杨花乘风，如柳絮起舞，如烟火齐放，如大雪纷飞，这场“水下婚典”只有短短半小时到1小时，是为了在高密度的时空中实现安全系数和受精概率最大化。那些逃过危险又找到伴侣的卵子将变成浮浪幼虫开始新生，而错过这个“窗口时间”的卵子就只能沦为其他捕食者的腹中餐了。

根据胚胎解剖和实践经验，黄晖团队基本已经能预报珊瑚排卵的时间，但仍然怕有误差。为了准时出席这场“相亲大赶集”，他们连续多日在水下蹲守。获取充足的珊瑚受精卵，是后续工作的前提和关键。

这是人造环境中的珊瑚苗圃，档案齐全，品类众多，色泽鲜艳，长势茁壮。待到这些小火苗般的珊瑚投放海底，冀望他们可以燎原。像设计公园和景点一样设计出“海底仙境”，这不是幻想，黄晖团队已经绘好蓝图，让人造珊瑚礁巧夺天工。

对于这些身在大海、饱经风浪的一线实干家，执行能力和操作能力无需质疑，谁能相信他们还有那么多科研成果。“从造礁石珊瑚中提取虫黄藻基因组DNA的试剂盒及其方法”，“海洋生态系列研究”，“造礁石珊瑚的分子系统学研究进展”……诸多科学论文发表在国内外的专业期刊上，还有书籍和专著频频问世。让实践和理论并进，经验和学问齐高，是这一代科学家的特色。与国际接轨，和世界同行共享信息资源，共商环保大计。保护我们这颗行星上的珊瑚礁，是全人类的共同责任。

忘不了恩师前辈的开创之功和陶铸之德。他们是黄晖团队永远的精神资源。常年漂泊天涯，浪迹三沙，对南海认识越深，就感慨对她爱得太迟，做得太少。要问黄晖的心愿，却那样朴素又简单：希望有朝一日，能在南沙群岛建立起珊瑚礁科学考察站。

悠悠万古的珊瑚礁，初露头角的青年人，南海的明镜里，几曾映照出这样美丽的播种和耕耘！珊瑚礁生长很慢，最快的鹿角珊瑚1年大约能长10厘米。也许一代人都看不到大功告成。但后世子孙将会收到我们最宝贵的礼物和最深情的祝福。

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总策划：周德进 周世文 杨谷

总编导 撰稿：赵致真

导演：王俊 石易

摄像：纵红雨 谢丹 王胜强 张裕阳

李明 王冠明 左登胜

剪辑：方毅 康乐 陶欢

动画制作：黄俊明

技术：余忠良

资料：邹蒨 蒋应佩 刘颖

剧务：吴玛丽 江雷

作曲：李祖平 亚光

编曲：程杰 洪凯

录音：胡从容

演唱：刘畅

前期策划：熊德 胡富梅 黄晓春 战钊 吕慧珍

制片人：张戟

监制：白希 周德进 杨谷 何伟

鸣谢：

英国广播公司（BBC）

美国全国广播公司(NBC)

法国ZED节目制作公司

Greg MacGillivray

五洲传播中心

三沙卫视

中国科学院南海海洋研究所

出品：

中国科学技术协会科学技术普及部

中国科学院科学传播局

光明网

武汉广播电视台《科技之光》

（注：本文原载于2017年9月13日光明网）