易潛網 12月期電子報 - 電子魚礁珊瑚夢

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文:Elizabeth Cook 攝影:Robert Yin
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人造加天然補強的電子珊瑚魚礁結構體,是個相貌奇特、引人注意、發人深省,而且百分之百怪異的新東西。它們用像竹桿一樣的全鋼桿打造,看起來像隧道或外國草帽,也像愛斯基摩人的雪屋,讓我聯想到花圃或生菜園,只不過裡面種的是珊瑚,而不是綠油油的葉類植物。

但最特別的是,它整個集合體的能量僅來自一股小小的電流。

雖然目前科學家還不清楚為什麼,但由於某種原因,移植到電子魚礁的珊瑚,在受到電子刺激的結構上,成長速度比一般珊瑚快三到五倍。因此,科學家和學生對這項科技可以帶給海洋的潛在利益都興奮不已。目前世界各地對於這項科技的研究和控制下的實驗都在增加,探討如何將這項科技的利益擴大到最大。

電子魚礁技術是因為1988年聖嬰現象(El Nino)造成海水異常暖化,世界各地的珊瑚礁遭受嚴重破壞,造成大規模珊瑚白化,整個珊瑚礁系統有被趕盡殺絕之虞,才開始受到世人重視。科學家和地方人士開始積極投入─例如拯救在巴里島外海北木得蘭灣(Permuteran Bay)內珊瑚礁的「葛蘭列士達利計劃(Karang Lestari Project)」,把一座長220公尺,由22個怪異結構體組合而成的電子魚礁安置在當地。
這項計劃是Tom Goreau博士和Wolf Hilbertz博士非常有創意且科學合作下的產物。他們都是電子人工魚礁技術專家,最後在當地旅館業者、潛水店老板和部份居民合作的情況下順利完成。他們所屬的全球珊瑚礁聯盟(Global Coral Reef Alliance;GCRA)是一個非營利組織,由科學家組成,專門與基金會、政府或私人公司合作,建立、重建和維修電子珊瑚礁、珊瑚礁養育中心和海生物保護區。

珊瑚成長
在進一步談到加速珊瑚生長的過程之前,要先說明一下珊瑚和它們生長的背景。基本上珊瑚可以分為兩大類,雖然描述並不很科學,但我認為軟珊瑚是一種花邊狀、像女性的無脊椎動物,包括海扇(sea fan)和海鞭(sea whip)。它們就是珊瑚礁上可以看到的那些歡欣鼓舞、色彩繽紛和裝飾艷麗的珊瑚。

 

另一類就是像石頭一樣硬的珊瑚,它們堅硬的石灰岩外殼,很容易讓人辨認,例如常見的片腦紋珊瑚(brain coral)、桌形軸孔珊瑚(又稱檯面珊瑚;table coral)、壯麗的指軸孔珊瑚(又稱鹿角珊瑚;staghorn coral)和鹿角珊瑚(又稱麋角珊瑚;elkhorn coral)。部份硬珊瑚被認為對珊瑚建礁的過程有重要意義,它們的貢獻就是石灰岩外殼。原來這些硬珊瑚的石灰岩外殼,被像海膽(sea urchin)或藍點鸚哥魚(parrotfish)之類的海生物弄斷碎裂之後,那些石灰岩碎片就沉澱在礁石上,並被藻類和其他海生動物的分泌物黏著到適當的位置。


珊瑚成長的速度,受到許多因素影響,但其中最重要的一項,就是石灰岩建材的產生。這些材料產生的過程,是珊瑚內那些極小又豐滿的珊瑚蟲(水螅;polyp)的群聚效應之一。由於每隻珊瑚蟲會產生它自己的小小保護用石灰岩管或外殼,這些管狀物集合起來,就構成了看上去我們認為外型像石頭一樣的硬珊瑚。珊瑚蟲上面的觸鬚,白天時會縮進小小的外殼裡,一到晚上就伸出來張開,捕捉經過的小小食物粒子。珊瑚蟲除了會吃,還有另一項主要的工作,就是用海水中粹取出的鈣沉澱物製造石灰岩外殼。由於這個過程令人痛苦的緩慢,因此很容易因為重大事件例如聖嬰現象而被摧毀。

珊瑚礁建成的秘密
珊瑚蟲靠著與一種微小的蟲黃藻(zooxanthellae)之間的關係,賦予珊瑚顏色,展開互利交換的循環。蟲黃藻是住在珊瑚蟲裡的一種黃褐色的藻類,它能利用陽光行光合作用,把海水和二氧化碳轉化成氧及碳水化合物,這些產出物即提供珊瑚蟲養份和空氣。由於海水中二氧化碳含量越少,珊瑚蟲活得越好,因此珊瑚蟲要長得好,就得靠蟲黃藻維持水中二氧化碳的量。而珊瑚蟲吸進蟲黃藻吐出的氧,吐出二氧化碳,即完成了這個循環。而因為最理想的狀況,會有助於加速鈣分子與二氧化碳轉化成碳酸鈣的過程,結果就加快了珊瑚礁的生長。

加緊腳步
那麼,如果我們能夠加速珊瑚的生長,是否就有可能減輕類似聖嬰現象給珊瑚礁造成的災害?為了克服這項挑戰,從1988年起就併肩作戰的Tom Goreau博士和Wolf Hilbertz博士,於是研發完成這項初期命名為「礦物質合生物(mineral accretion)」,現在名叫「生化石(BiorockTM)」的這項技術。

過去數年間,Tom Goreau博士和Wolf Hilbertz博士到全世界許多地方,在珊瑚礁上安置這個結構體,包括荷屬聖馬丁島(St. Maarten)、牙買加、印度洋、日本、巴拿馬、塞席爾和馬爾地夫。

在每一個電子魚礁結構體上,都有兩個電極供應電流,它們通常都是接收太陽電池或風力發電的電,然後兩個電極把低電壓直流電送到鋼結構體上,接著在短短幾分鐘內,海水中的礦物質即開始沉澱在鋼結構體上,把珊瑚生成最關鍵的石灰岩覆蓋到鋼桿上。

一旦適當量的石灰岩合生物在鋼桿表面生成,工作人員就把採自珊瑚養殖中心的珊瑚,或被海流沖刷破損的珊瑚碎片,或是破珊瑚,附著上去,它們很快就會被累積的石灰岩黏在適當的位置。過不久,蟹類、蚌類、海膽和好奇的魚類都來了,一個完整的補體於焉形成。
珊瑚成長的速度受到許多因素影響,其中最重要的一項,就是石灰岩建材的產生。

至於在這些電子刺激結構體上,生長速度以等比級數加快的原因,目前還是眾說紛紜。但無論答案是什麼,珊瑚的生產力大增是事實,無論從任何角度看,都能幫助珊瑚礁在環境壓力和天災中存活得更好。Tom Goreau博士透露,1998年襲擊馬爾地夫的嚴重珊瑚白化事件,曾經把百分之九十五當地土生土長的珊瑚都摧毀,但長在「生化石」上的珊瑚卻有百分之八十都存活。如果確實如此,即是為進一步調查這項技術,提出一項令人折服的論據。

向前看
讓人好奇、發人深省的電子魚礁技術,使海洋及科學社群都精神為之一振。目前全世界有多個國家正在測試「生化石」系統,做為一種節省成本的人工防波堤,以協助防止沙灘受到風蝕作用摧殘。這些結構體會與海底堅硬的底質黏在一起,變成天然的防波堤或消波塊。在馬爾地夫,一條長38公尺浸泡在水裡的生化石防波堤,過去數年間,使當地海灘加長了15公尺。去年這項與環境相容的技術,在聖馬爾丁用在一項先導計劃,希望在短短幾年內,浮潛客和潛水人員能看到一個欣欣向榮的人工魚礁,提高當地主要財源的觀光收益,並讓觀光客學習這項溫和養育大自然的獨門絕活。

 
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