“珊瑚”礁令人惊叹的生物多样性。Laura D Rising 拍摄的照片，大气中的二氧化碳含量以前所未有的速度改变着地球的气候。地球不仅在平均升温——在海洋中，溶解的二氧化碳引起的化学反应正在改变水的化学性质，导致 pH 值下降。这种气候变化的影响，称为*海洋酸化*，会溶解珊瑚礁和其他钙化生物的碳酸钙基础，使其无法建造和维持健康的珊瑚礁。幸运的是，最近对珊瑚如何应对较低 pH 值的研究给科学家们带来了一线希望，他们可能比之前想象的更有弹性。然而，要真正理解珊瑚礁将如何应对气候变化，我们必须考察的不仅仅是珊瑚。珊瑚礁是复杂的生态系统，其基础远不止珊瑚。还有其他物种充当钙化剂，为碳酸钙基础做出贡献（例如，硬壳珊瑚藻）。这些非珊瑚物种对珊瑚礁生长的贡献，称为*次生沉积*，有助于塑造表面并引导珊瑚幼虫的定居。还有一些物种会侵蚀珊瑚礁，包括许多蠕虫和海绵。这些生物侵蚀者会削弱珊瑚礁结构，直到它们分崩离析。珊瑚礁随着时间的推移是生长还是萎缩，取决于其珊瑚、其他珊瑚礁建造者以及在珊瑚礁碳酸钙基础中啃噬的穴居生物之间的相互作用。珊瑚受到了大量的科学关注，世界各地的许多实验室都在进行实地和实验室实验，试图预测这些基本物种将如何应对气候变化带来的更高温度和改变的海水化学成分。相对较少的关注集中在同样决定珊瑚礁大小和形状的其他物种上——部分原因是这类研究更难设计。毕竟，珊瑚礁上可能有数百种物种对次生沉积或生物侵蚀做出贡献。虽然将珊瑚放入实验室水箱并随着你调整水参数来监测变化相对简单，但无法同时对整个珊瑚礁进行相同的操作。
Nyssa Silbiger 在海上一年后收集其中一块珊瑚块。图片来源：NOAA Nyssa Silbiger 和她的同事们因此发挥了创造力。她从死去的*Porites*珊瑚的骨骼上精确地切割出碳酸钙块，并将它们放置在夏威夷欧胡岛Kāne‘ohe湾的一个自然环境梯度中，该梯度在深度、温度、营养和 pH 值方面有所不同。一年后，她让该区域的生物随心所欲。附生生物在珊瑚块上生长，而钻孔物种则穿透它们。然后，她取出珊瑚块，确定环境变量与珊瑚块最终大小和形状的关系。之前的研究测量了相似珊瑚块重量的差异，以获得对变化的模糊理解，但 Silbiger 想要更精确的东西。为了获得详细的图像，Silbiger 和她的团队重新利用了一项为医疗用途而设计的技术，称为微计算机断层扫描，或 μCT。如果你曾经做过“猫扫描”，那么你就已经体验过相同的成像技术；CT 技术允许从内到外检查物体。头部的 CT 扫描通过创建大脑和头骨的三维模型，让医生可以寻找脑损伤。同样，Silbiger 和她的同事们能够使用 μCT 生成在实地一年之前和之后的珊瑚块的三维图像。
夏威夷Kāne‘ohe湾的实验珊瑚块在部署一年后的 μCT 扫描 3D 重建图。由夏威夷大学马诺阿分校的 Nyssa Silbiger 和康奈尔大学成像和临床前研究 μCT 设施的 Mark Riccio 制作的视频。
Nyssa Silbiger 和 Mark Riccio 制作的视频 本月发表在*PLoS ONE*上的研究结果，将温度和 pH 值与珊瑚块的变化联系起来。Silbiger 和她的同事们发现，沉积和侵蚀对各种环境变量的反应不同，其中侵蚀尤其比以前看到的与海水酸度之间的联系要强得多。对于试图预测珊瑚礁如何应对未来变化的科学家来说，注意到这些差异非常重要。Silbiger 说：“预测气候变化对珊瑚礁影响的模型通常将沉积和侵蚀过程 lumped 在一起，但我们发现不同的驱动因素意味着我们需要更深入地思考我们使用的预测模型。”除了研究结果，这项研究还测试了 µCT 在研究珊瑚礁生长和收缩中的应用——一项 µCT 以优异的成绩通过的测试，为未来的研究铺平了道路。Silbiger 说：“我们能够在 100 微米的精度下评估碳酸钙的添加或去除——大约相当于一根头发的厚度。我的同事们和我正在从这项令人兴奋的技术中挖掘所有信息。”但更重要的是，研究结果凸显了我们的星球的珊瑚礁在多大程度上容易受到我们不断变化的气候的影响。Silbiger 说：“我们的研究结果令人沮丧，因为似乎即使珊瑚能够适应、顺应或承受不断变化的海水 pH 值，珊瑚礁骨架的生物侵蚀仍然会继续增加。”不过，她对未来仍持乐观态度。Silbiger 说：“我认为在我们能够说珊瑚礁将消失之前，还有很多东西需要学习。”
引用：Silbiger NJ, Guadayol Ò, Thomas FIM, Donahue MJ (2016)。一种新颖的 μCT 分析揭示了生物侵蚀和次生沉积对环境变异性的不同反应。PLoS ONE 11(4): e0153058。doi:10.1371/journal.pone.0153058
