多孔鹿角珊瑚（Acropora millepora）
远在距离阿拉贡堡半个地球之外的地方，独树岛坐落于大堡礁的最南端，距离澳大利亚海岸有80公里远。我到那儿的时候，本以为会看到白色的沙滩上伫立着一棵孤独的棕榈树。我也知道这想法太漫画了，但还是惊奇地发现岛上别说一棵树，甚至连沙滩都没有。整座岛是由无数的碎珊瑚砾形成的，小的如同弹珠，大的如同鹅卵石。这些碎砾的形状多达几十种，就如同它们作为珊瑚活着时一样五花八门。有些是短粗的手指形，有些则是像大烛台一样的分支形。还有一些很像是鹿角，或者餐盘，或者大脑局部。据信，独树岛是在大约4000年前一场极其猛烈的风暴中形成的。（正如一位曾经研究过这里的地质学家告诉我的：“当那场风暴发生时，你肯定不希望自己正好在那里。”）这座岛目前仍在改变着形状。2009年3月，一场经过此地的风暴——强热带气旋哈米什（Cyclone Hamish）——沿着这座岛的东岸添加了一道脊。
独树岛可以称得上是无人岛，除了一个由悉尼大学运行的科考站外，没有其他居民。我是从20公里外另一座稍大的岛出发前往独树岛的，跟别人的行程一样。（那座岛叫作苍鹭岛，同样名不副实，因为岛上一只苍鹭也没有。）当我们在独树岛靠岸的时候——只是把船停在岸边而已，因为这座岛根本没有码头——有一只蠵龟正拖着笨重的身躯费力地爬上岸来。这只海龟长近1.2米，龟壳有着巨大的边条，上面覆满了藤壶，看起来很有年代感。消息在一个近乎无人的岛上迅速传播。很快，独树岛上的全部人群——12个人，包括我在内——都出来看这只海龟了。海龟通常是夜间在沙滩上产蛋，而此时是正午时分，还是在如此崎岖不平的珊瑚砾上。这只海龟试图用它的后鳍挖一个坑。费了很大的劲之后，她只弄出一道浅槽来，一个鳍已经在流血了。她又努力向着海岸更高处挪了挪，再次奋力挖坑，却只得到了差不多一样的结果。一个半小时之后，当我必须要去科考站的负责人那里听安全讲座时，她还在努力着。这里的负责人叫罗素·格拉汉姆（Russell Graham），他警告我在落潮的时候千万不要去游泳，否则就会发现自己已经“被冲到斐济去了”。（这句话我在岛上停留期间重复听了很多次，不过对于这里的海流方向究竟是去往斐济还是远离斐济，大家仍旧持有不同意见。）除此之外还有其他一些忠告：被带有蓝环的章鱼咬一口会致命；而被石头鱼叮一下则不会死，只不过会很疼，疼到你希望还不如死了算了。记住所有这些警告之后，我又折回岸边去看那只海龟怎么样了。显然，她已经放弃并游回了大海里。
独树岛科考站是个极其精简的机构。包括两个临时的实验室，两间小木屋，以及一个室外堆肥式厕所。木屋就直接建在珊瑚砾上，大部分没有地板。所以当你在室内时，也感觉像是在室外。来自全世界的一队又一队科学家们会预约前来这个科考站工作，一待就是几周或几个月。不知从什么时候起，有人决定要在木屋的墙上留下到此一游的记录，而后来的每一队科学家也都响应了这种做法。其中一行用记号笔写着：“2004年到达核心。”还有别的。
蟹团队：钳子的用途——2005年
珊瑚的性爱——2008年
荧光团队——2009年
我到独树岛的时候，科考站住着一支美国-以色列联合考察队，他们已经是第二次来这个岛了。第一次来的时候在墙上写下的是“珊瑚上的落酸”，旁边还配了一幅画：一个注射器正在地球上方滴下血一样的东西。这队科学家在墙上留下的最新信息与他们的研究地点有关，是一片被称为DK-13的珊瑚。DK-13位于大堡礁上，远离这个科考站，从联络不便的角度来看，跟远在月亮上也没什么差别。
他们这次在墙上写的是：“DK-13：没人听得见你的呐喊。”
最早发现大堡礁的欧洲人是詹姆斯·库克船长。1770年春天，库克正沿着澳大利亚东岸航行时，他的船“奋进”号冲进了一片珊瑚礁中，地点位于今天的库克镇东南约50公里处。当然，这个小镇的名字并不是个巧合。为了脱困，船上所有可以抛弃的东西，包括加农炮，都被扔下了甲板，已经漏水的“奋进”号这才勉强设法靠岸。在接下来的两个月里，船员们都在忙着修补船身。库克为此感到心烦意乱，将带来麻烦的珊瑚礁形容为“从深不可测的海洋中几乎垂直升起的一道珊瑚岩墙”。[1]他知道珊瑚礁的来源与生物有关，是“由动物在海中造就的”。但他接下来的问题是：它怎么能够“向上堆出如此的高度”？[2]
60年后，当莱尔坐下来撰写他的《地质学原理》时，珊瑚礁是如何升高的仍然是个有待研究的问题。尽管莱尔从未见过真正的珊瑚礁，但却对它们很着迷，并在第二卷中花了一些篇幅来推测它们的起源。莱尔的理论是：珊瑚礁是从已经消失的海底火山的火山口上生长起来的。他多多少少借用了一位俄国博物学家约翰·弗雷德里希·冯·埃施朔尔茨（Johann Friedrich von Eschscholtz）的全套理论。[3]（在比基尼环礁被称为比基尼环礁之前，人们叫它埃施朔尔茨环礁，只不过少了点迷人的味道。）
轮到达尔文来为珊瑚礁建立一套理论时，他的优势是曾经亲眼得见。1835年11月，“小猎犬”号系泊在塔希提岛。达尔文爬到岛上的一处制高点，得以眺望邻近的莫雷阿岛。他后来评论道：莫雷阿岛被珊瑚礁环绕着，就像是一幅裱好的蚀刻版画被一圈衬板环绕在中间。
“很高兴我们去了这些岛屿。”达尔文在他的日记中写道，因为珊瑚礁是“世界上最精彩的事物之一”。俯瞰着莫雷阿岛及其周围的珊瑚礁，达尔文在脑海中想象着时间流逝；如果这个岛沉下去的话，莫雷阿珊瑚礁就会成为一处环礁。当达尔文回到伦敦与莱尔分享他的下沉理论时，莱尔虽然表示这个理论令人印象深刻，但也预见到这种理论可能面临的阻力。他警告说：“直到你老得像我一样谢顶之前，都不要自以为别人会相信你的理论。”
达尔文于1842年出版了《珊瑚礁的结构与分布》来阐述他的理论。但事实上，关于这套理论的争论一直持续到20世纪50年代美国海军准备要把马绍尔群岛中的一些岛屿轰掉的时候。为了准备氢弹试验，海军在一处称为埃内韦塔克（Enewetak）的环礁上钻探了一系列柱样。正如一位达尔文的传记作者所写的：这些钻探柱样证明达尔文的理论至少大体上是“惊人地正确”。[4]
同样依旧成立的是达尔文对于珊瑚礁的描述——“世界上最精彩的事物之一”。事实上，对于珊瑚礁了解得越多，它们就显得越发不可思议。珊瑚礁是有机的矛盾体——这么一座可以撞毁船只的无情堡垒却是由微小的胶状生物构建而成。它们既是动物，又是植物，还是矿物，既充满了丰富多彩的生命形式，同时又主要由死亡的躯体组成。
与海胆、海星、蛤、牡蛎和藤壶一样，造礁珊瑚也掌握了钙化的炼金术。与其他钙化者的不同之处在于，珊瑚虫并非独自工作，生成外壳或是方解石板，而是从事着大型的社会化建筑项目，持续长达多代的时间。每个珊瑚虫的个体都要在其种群的集体外骨骼上添砖加瓦。在一个珊瑚礁上，数以亿计的珊瑚虫从属于多达100个不同的物种，却都献身于同一个基本任务。只要有足够长的时间（以及合适的条件），其成果就是另一个矛盾体：一个活的建筑。大堡礁断断续续地绵延了2600公里，在某些区域厚达150米。在大堡礁面前，吉萨金字塔不过是小孩子的积木而已。
珊瑚以这种历经无数代的巨型建筑工程的方式改变着世界，或许可以与人类所做的事情进行对比。不过两者有个关键的差异：人类替换掉了别的生物，而珊瑚支持着别的生物。数以千计甚至可能是百万计的不同物种演化成为依赖珊瑚礁而生存的生物。它们可能直接在这里获取食物或寻求庇护所，也可能以那些寻求食物和庇护所的生物为食。这种共同演化的冒险旅程已经持续进行了许多个地质时期。不过研究人员现在相信，这种情况不会持续到人类世结束。三位英国科学家近期表示：“珊瑚礁很可能将成为现代第一个在生态学意义上灭绝的主要生态系统。”[5]有些人认为大堡礁可以坚持到这个世纪末，而另一些人则认为甚至坚持不了那么久。独树岛科考站的前任负责人欧夫·霍格-古尔德贝格在《自然》发表的一篇论文中预测：如果当前的形势持续下去的话，那么到了2050年左右，来到大堡礁的游客就只能看到“正在迅速侵蚀掉的珊瑚砾海岸”了。[6]
我的独树岛之行完全是个意外。我原本只是计划待在苍鹭岛上，那里有个大得多的科考站，以及一个相当上档次的度假村。在苍鹭岛上，我本该要去观看一年一度的珊瑚虫排卵，以及一项在海洋酸化方面的开创性实验——我在好几通网络视频通话中都曾听人提起过这个实验。昆士兰大学的研究人员当时正在建造一个复杂的树脂玻璃中型实验生态系统，令他们能够操纵一块珊瑚礁区域中的二氧化碳水平，甚至还能够让生活在珊瑚礁中的各种生物自由进出。通过改变生态系统中的pH值，检测珊瑚所受的影响，他们就能够对于珊瑚礁的整体命运给出科学的预测。我到苍鹭岛的时候赶上了观看珊瑚虫排卵，后来又看了几次。但是那个实验的进度远远落后于计划，实验生态系统还没有搭建完成。那里看不到什么未来的珊瑚礁，能看到的只是一群焦急的研究生，整天在实验室里躬着身子焊接钢铁。
我正琢磨着接下来该干什么的时候，听说了独树岛上开展的另一项关于珊瑚以及海洋酸化的实验。从大堡礁的尺度上来看，独树岛对于苍鹭岛就像是出门拐个弯一样近。由于没有去往独树岛的定期交通工具，我等了三天才设法搭上了一条去那里的船。
独树岛上的团队领导人是一位名叫肯·卡尔代拉（Ken Caldeira）的气象学家。卡尔代拉来自斯坦福大学，因为发明了“海洋酸化”这一说法而享誉学术界。他是在20世纪90年代末期开始对这个领域产生兴趣的，当时他正在美国能源部的雇佣之下开展一个研究项目。能源部希望知道，如果把工业大型烟囱中的二氧化碳分离出来并注入深海会造成什么样的后果。在那个时候，几乎还没有对于向海洋进行碳排放的模型研究。于是，卡尔代拉开始着手计算深海注入将如何改变海洋的pH值，然后将计算结果与当前向大气中排放的二氧化碳被海洋表层吸收之后的情况进行比较。2003年，他将研究结果投稿给《自然》。期刊编辑建议他去掉关于深海注入的讨论，因为关于正常大气排放的计算结论就已经相当惊人了。就这样，卡尔代拉只发表了他原本论文手稿中的第一部分。[7]这个部分本来的小标题是“未来几个世纪的海洋酸化程度可能会超出过去3亿年的程度”。
当我到达独树岛几个小时之后，卡尔代拉告诉我：“如果地球‘照常营业’的话，到这个世纪中叶，情况就会很糟糕了。”谈话时，我们坐在一张破旧的野餐桌旁，眺望着那片蓝到令人心醉的珊瑚海。这座岛上量大而喧闹的燕鸥群一直在我们的耳边鸣叫。卡尔代拉顿了顿，说：“我是说，现在情况已经够糟糕了。”
卡尔代拉正值55岁上下，棕色的头发下面是一张孩子气的笑脸。他每每说到句末，声调都会不自觉地提高上去，所以似乎总是在向你提问题，即便他并没有这个意思。在从事科学研究之前，他是华尔街的一位软件开发人员。他的客户之一就是纽约证券交易所，他为他们开发了一个可以侦测内幕交易的软件。这个程序达到了设计目的，但过了一段时间之后，卡尔代拉开始感觉到纽约证交所对于抓住内幕交易者并无兴趣。于是，他决定换个工作。
大多数气象学家致力于研究大气系统的某个特定方面。卡尔代拉则与他们不同，任何时候手上都有四五个毫不相干的项目。在对于大自然的模拟计算中，他尤其喜欢那种引发争议或出人意料的项目，比如他曾经计算出，如果把全世界的森林都砍掉换成草地的话，能让地球的温度稍稍下降。这是因为草地比森林的颜色稍浅，能少吸收一些阳光。他的另一些计算结果还包括：如果植物和动物要追上目前温度改变的速度，它们就得每天向极地迁移9米；燃烧化石燃料所释放的一个二氧化碳分子，在其处于大气之中的全部时间周期内，所捕获的热量是当初释放它时燃烧所得热量的10万倍。
在独树岛，卡尔代拉和团队成员们的生活安排都要跟着海潮走。在全天第一次低潮来临的一个小时之前以及一个小时之后，必须要有人去DK-13区域采集海水样本。这个海区的名字来源于最初在这里进行研究的澳大利亚科学家唐纳德·金西（Donald Kinsey），他用自己的名字缩写对海区进行了标记。大约过了12个小时之后，这一过程又要重复一遍，然后周而复始，从一次低潮到另一次低潮。实验的技术含量很低，不是什么高科技。实验的目的是要测量海水的各种性质，并与金西在20世纪70年代的测量数据进行比较，试图从中找出珊瑚礁的钙化速率在受到影响的这几十年间是如何变化的。白天，去DK-13只需要一个人就行。天黑以后，考虑到“没人听得见你的呐喊”这个事实，他们规定必须要两个人结伴前往。
我在独树岛的第一晚，低潮出现在20：53。卡尔代拉负责低潮后的那趟任务，而我自告奋勇与他同去。差不多九点时，我们把五六个样品瓶、两支手电以及一部手持GPS收拾好，就上路了。
从科考站到DK-13大约要走1.6公里。具体的路线已经有人输入到GPS里，要先绕过岛南端，再穿过一大片光滑平整的珊瑚砾——戏称“海藻高速”。从那里向外，就一路延伸到珊瑚礁本体。
珊瑚虫喜光，但又不能长期暴露在空气中，所以它们总是要尽量往高处生长，直到低潮时的海平面为止，然后再向侧面扩张。这会造就一片基本平坦的珊瑚礁，就像是一张张桌子，彼此的间距能让一名小学生直接跳过去。独树岛这里的珊瑚礁表面是棕色的，虽然平坦，但却脆弱。科考站的人称之为“酥饼皮”。人踩在上面，脚下会发出令人不安的碎裂声。卡尔代拉警告我说，如果我掉到珊瑚礁之间的缝隙里，对珊瑚礁和我的小腿都不是件好事。我想起了另一句在科考站墙上看到的话：“别相信酥饼皮。”
夜色氤氲，但在手电光柱不及之处，漆黑如墨。即便是在这样的黑暗之中，珊瑚礁无比的生命力仍然有迹可寻。我们经过了几只蠵龟，它们在低潮中探出头来等待着什么，一脸无聊的表情。我们还遇到了亮蓝色的海星，困在浅水中的豹纹鲨，还有几只颜色红润的章鱼努力想要融入周围的珊瑚礁中。每走一两米，我们都不得不跨过一只巨大的蛤，它们似乎正在用那颜色鲜艳的贝壳边缘斜睥着我们。（这些巨蛤的壳上覆盖着五颜六色的共生藻类。）在一块块珊瑚中间的沙带上，塞满了海参（sea cucumber），这种动物虽然叫这个名字，最近的亲戚却是海胆。在大堡礁这里，海参的尺寸都不像是黄瓜，而是像个长筒形的抱枕。出于好奇心，我决定捡一只来看看。这家伙有半米多长，通体漆黑，摸起来感觉就像是覆盖着一层黏液的天鹅绒。
我们拐错了几个弯，卡尔代拉几次要用防水相机拍摄章鱼，又耽搁几回，最后我们总算到了DK-13。这个地点除了用根绳子锚定在珊瑚礁上的一个黄色浮标和一些传感设备之外，别无他物。我回头望向我认为是独树岛的方向，却看不见岛，甚至连任何像陆地的东西都看不到。我们用海水漂洗了样品瓶，灌满了海水，然后开始往回走。天彻底黑了，星星则亮极了，像是从夜空上穿透而出一样。有那么一瞬间，我觉得自己理解了像库克船长这样的探险家来到这样一处所在时的感受——那是彼时已知世界的边缘。
珊瑚礁生长的地域广大，就像是缠在地球肚皮上的一条腰带，分布在北纬30°到南纬30°之间。仅次于大堡礁的世界第二大珊瑚礁位于伯利兹的海岸之外。在太平洋的热带海域、印度洋、红海以及加勒比海的许多水域中，都有着茂盛的珊瑚礁。然而相当奇怪的是，关于二氧化碳毁灭珊瑚礁的第一个证据却出自美国内陆的亚利桑那州，那个完全封闭、自给自足的世界，人称生物球2号。
生物球2号是一个占地面积1.2万平方米的玻璃结构建筑，看起来就像是古代苏美尔人建造的金字形神塔。它由一个私人组织建于20世纪80年代末期，资金主要来自亿万富豪爱德华·巴斯（Edward Bass）。它的建造目的是研究地球（也就是生命球1号）上的生态系统如何能在火星这样的地方重建。这栋建筑包括一个“雨林区”，一个“沙漠区”，一个“农耕区”以及一个人造的“海洋区”。第一队生物球居民包括四个男人和四个女人，封闭在其中生活了两年时间。他们要自己种植所需的食物，更为苛刻的是，他们还只能呼吸系统内部循环的空气。然而，这项研究普遍被认为是失败的。生物球居民在大部分时间里都处于饥饿状态，更糟糕的是，他们对于系统内的大气状态失去了控制。在此类“生态系统实验”中，消耗氧气产生二氧化碳的腐烂分解作用本应与效果相反的光合作用相互平衡。然而，实际上总是腐烂分解作用占了上风，原因主要与“农耕区”引入的肥沃的土壤有关。结果系统内的氧气含量显著下降，导致生物球的居民们产生了类似于高原反应的症状。相反的，二氧化碳的含量却猛增，最终达到了0.3%的浓度，相当于外界水平的8倍。
生物球2号于1995年正式宣告崩溃，哥伦比亚大学接手了该建筑的管理工作。此时，大小相当于奥运标准泳池的“海洋区”中已是一片狼藉：引入的鱼类大多已经死亡，珊瑚则是苟延残喘。一位名叫克里斯·兰登（Chris Langdon）的海洋生物学家接受了一项任务，对这个大水池的情况进行调查，看看能否从中汲取一些经验教训。第一步就是调整池水的化学环境。毫不奇怪，空气中高水平的二氧化碳造成“海洋”pH值的下降。兰登试图挽救这种情况，却发现怪事频发。他越来越着迷于这项工作，想要搞清楚问题背后的原因所在。过了一阵子，兰登干脆卖掉了他在纽约的房子，搬到了亚利桑那州，以便将全部时间投入到“海洋区”的实验中。
虽然海洋酸化的效果总体上被表达成是pH值的下降，但其实还有另一种方式来看待这件事，可能与前一种同样重要，甚至对于许多生物来说还要更为重要。这种表达方式稍嫌麻烦，它基于海水的一项特性，被称为“碳酸钙的饱和度”，或是“霰石的饱和度”。（依据晶体结构的不同，碳酸钙可分为两种不同的形式。霰石是珊瑚构造的形式，也是较稳定的一种。）该饱和度由一个复杂的化学方程来决定，本质上取决于溶液中的钙离子和碳酸根离子浓度。当二氧化碳溶于水中时，形成了碳酸（H2CO3），它能够有效地“吃掉”碳酸根离子，从而降低饱和度。
当兰登来到生物球2号时，海洋生物学家中的主流观点认为：只要饱和度大于1，珊瑚就不会在乎其取值具体是多少。当饱和度小于1时，水处于“碳酸钙不饱和”状态，碳酸钙就会溶解。然而，朗顿所看到的情况令他相信：珊瑚的确会在乎饱和度具体是多少，而且实际上也非常非常在乎。为了检验他的假说，兰登使用了一种直接的实验方式，尽管可能比较费时间。令“海洋区”中的条件不断改变，又将小的珊瑚群落贴附在小块砖片上沉入水底，并定期提出水面进行称重。如果这个珊瑚群落不断增加重量，那么就表明它在酸化的环境中仍在通过钙化不断成长。这个实验花了三年多的时间才完成，得到了上千组测量数据。结果揭示了珊瑚的生长速率与水中的饱和度基本上呈线性关系。珊瑚在霰石饱和度达到5时生长得最快，4时稍慢，3时更慢。当饱和度达到2时，它们基本上就不再进行建造工作了，就像是绝望的建筑工人举手投降，放弃了一项高难度的工程。在人工建造的生物球2号中，这一发现的意义很有趣。而在真实世界即生物球1号中，这项研究成果却更为令人不安。
早在工业革命开始前，全世界的主要珊瑚礁都处于霰石饱和度在4~5之间的海水中。今天，地球上几乎已经没有哪里的饱和度能达到4了。如果当前的排放趋势继续保持下去的话，到了2060年，没有任何区域的饱和度能达到3.5以上。到了2100年，没有哪片海洋可以达到3。随着饱和度的下降，钙化所需要的能量提高了，而钙化的速率也就下降了。最终有一天，饱和度或许会下降到太低的程度，以至于珊瑚全部停止钙化。不过，在此之前，它们就已经陷入麻烦了。这是因为，在真实世界中，珊瑚礁会不断被鱼类、海胆以及挖洞的虫子吃掉。它们还要遭受海浪和风暴的侵蚀作用，就像那块制造了独树岛的珊瑚礁一样。因此，仅仅为了维持现状，珊瑚礁也要不断生长才行。
“就像是长了虫的树。”兰登曾经告诉我，“要长得相当快才能保持平衡。”
兰登在2000年发表了他的研究成果。当时许多海洋生物学家对此仍抱着怀疑的态度，很大一部分原因是他的研究与那个名声不怎么好的生物球计划有关。兰登又花了两年时间在更严格的对照条件下重复他的实验。结论是一样的。与此同时，其他一些研究者启动了他们自己的研究。这些工作同样证明了兰登的发现：建造珊瑚礁的珊瑚对于饱和度是很敏感的。这一点如今已经在几十项实验室研究以及实际的珊瑚礁研究中得到了证实。几年前，兰登和一些同事们在巴布亚新几内亚进行了一项实验，研究一片位于一个海底火山洞口系统附近的珊瑚礁。这项实验以霍尔-斯宾塞在阿拉贡堡的研究为模型，同样以火山洞口系统为酸化的天然源头。[8]随着水中饱和度的下降，珊瑚的多样性骤然下降。珊瑚藻的减少甚至还要更剧烈。这是一个令人不安的现象，因为珊瑚藻有点像是珊瑚礁的黏合剂，能把整个结构黏合起来。与此同时，海草长得十分繁茂。
“珊瑚存世的时间竟然是有期限的——这样荒谬的想法在十几年前连我自己都不会相信。”澳大利亚海洋科学研究所的前首席科学家韦龙曾经写道，“然而今天的我却不得不面对这样一个现实：当我把生命中最富科学创造力的全部年华都献给了无限精彩的水下世界之后，最终却不得不相信，我孩子的孩子们将无法欣赏到它们的存在了。”[9]一个澳大利亚团队的研究人员最近的一项研究发现，覆盖在大堡礁上的珊瑚在过去30年间已经减少了50%。[10]
在前来独树岛之前不久，卡尔代拉和他团队中的部分成员一起发表了一篇论文，同时基于计算模型和野外收集的数据评估了珊瑚的未来。这篇论文的结论是，如果当前的排放趋势继续下去的话，在接下来的50年左右，“所有珊瑚礁将全部停止生长，并开始溶解”。[11]
在珊瑚礁标本采集活动之余，独树岛上的科学家们经常去潜水。他们最喜欢去的一个地点离岸边大约不到一公里远，在DK-13相反的一侧。要去那儿，先得跟格拉汉姆软磨硬泡，让这位科考站管理员拿出那条小船来。这事儿他是心不甘情不愿，满腹牢骚。
这些科学家中有的人在世界各处潜过水，包括菲律宾、印度尼西亚、加勒比以及南太平洋。他们告诉我，在独树岛潜水要多好有多好。我发现这种说法很容易令人信服。我第一次在这里跳下船，看着身下缤纷多彩的生命时，那种感觉是不真实的，仿佛是游进了雅克·库斯托（Jacques Cousteau）[12]的海底世界。一群群大鱼追逐着一群群小鱼，大鱼身后又有鲨鱼虎视眈眈。巨大的鳐鱼滑翔而过，前面是一群像浴缸一样大小的海龟。我试着想要记住我所看到的每一种动物，但却像要记住一个梦一样困难。每次去潜水之后，我都要花上几个小时在一本大部头的《大堡礁及珊瑚海的鱼类》中搜寻。我觉得自己应该是看到了的鱼类中包括：虎鲨、柠檬鲨、黑尾真鲨、单角鼻鱼、粒突箱鲀、斑点箱鲀、双色天使鱼、大堡礁双锯鱼、大堡礁光鳃鱼、高翅鹦嘴鱼、长吻鹦哥鱼、单色胡椒鲷、四斑鲱鱼、黄鳍金枪鱼、鲯鳅、诈跳岩鳚、红海帆翅吊、大瓮篮子鱼、钝头锦鱼以及裂唇鱼。
珊瑚礁常常被拿来和雨林做比较。就生命形式的多样性而言，这样的比较是恰当的。随便选一类生活在这里的生物，其物种数量都是极其惊人的。一位澳大利亚研究者曾经打开一块排球大小的珊瑚礁，结果发现其中生活着1400只多毛纲的虫子，从属于103个不同的物种。近期，美国有研究人员打开了大堡礁的几块珊瑚礁寻找甲壳纲动物。在取自苍鹭岛附近1平方米面积的珊瑚礁中，他们发现了超过100个物种的甲壳纲动物[13]。而在大堡礁北部尖端取得的一块差不多大小的珊瑚礁中，他们找到了超过120个物种的甲壳纲动物。据估计，至少有50万种生物在珊瑚礁中度过了自己的整个一生或部分生命，而这个数字甚至很可能高达900万。
考虑到热带海洋的条件，这种多样性就更加不可思议了。热带的水体趋向于缺乏营养物质，比如氮和磷，它们对于大多数生命形式都是至关重要的物质。这种匮乏肯定与海水立体分层中所谓的热力结构有关，后者也是热带海水总是如此清澈见底的原因所在。其结果就是，热带地区的海水是很贫瘠的，相当于水的沙漠。所以，珊瑚礁不仅仅是水下的雨林，更是海洋撒哈拉中的绿洲。第一个对这种不协调性感到困惑不解的人是达尔文，因此这个问题也被称为“达尔文悖论”。达尔文悖论至今也没有得到彻底解决，但是解决这个谜题的钥匙似乎就在于循环利用。珊瑚礁，或者说是珊瑚礁的生物群，发展出了一个极为精彩高效的系统，通过它能把营养物质从一个层级传送到另一个层级，就像是在一个巨大的集市中一样。珊瑚是这个复杂交换体系中的主要成员，同时它也提供了一个平台，令这种交易成为可能。没有它们，就会有更多的水沙漠。
“珊瑚建造了这个生态系统的结构。”卡尔代拉告诉我，“所以，非常确定的一点是，如果珊瑚消失了，整个生态系统都会随之一起消失。”
杰克·西尔弗曼（Jack Silverman）是团队中的一位以色列科学家，他是这样向我解释的：“如果你连建筑都没有，那房客该去哪儿？”
在地球的历史上，像珊瑚礁一样的生物礁曾经几度出现又几度消失。它们的残骸赫然出现在各种不可能的地点。例如说，来自三叠纪的生物礁遗迹现在却高踞在海拔几千米处的阿尔卑斯山脉上。在位于西得克萨斯的瓜达洛普山上残留着来自二叠纪的生物礁遗迹，它们是在大约800万年前的一次构造挤压中被抬高的。而来自志留纪的生物礁则可以在北格陵兰岛找到。
所有这些远古生物礁都是由石灰岩组成的，但建筑它们的生物却大不相同。白垩纪建造生物礁的生物中，有巨大的双壳类生物厚壳蛤。在志留纪，生物礁的建造者包括像海绵一样的生物层孔虫。在泥盆纪，生物礁是由长得像角一样的四射珊瑚以及长得像蜂巢一样的床板珊瑚共同建造的。四射珊瑚和床板珊瑚与今天生活的石珊瑚之间只有很远的亲缘关系，并且都在二叠纪末期的大灭绝事件中消失了。这次大灭绝在地质学记录中的表现之一就是“生物礁断层”——在一段大致相当于1000万年的时间内，生物礁彻底消失了。在泥盆纪晚期和三叠纪晚期的大灭绝中也都出现了生物礁断层，而每一次出现这种情况，都要花上几百万年的时间才能让生物礁结构重新恢复。以上这些事件之间的相关性给了一些科学家以启示，令他们提出了这样的观点：珊瑚礁建筑作为一个整体，肯定是对于环境改变特别敏感脆弱的。不过这又是另一个悖论，因为生物礁同时也是这个地球上最为古老的生态体系之一。
当然，海洋酸化并不是珊瑚礁所面临的唯一威胁。实际上，在地球的某些海域，珊瑚礁或许都坚持不到让海洋酸化来结束它们的生命。危险因素的列表中包括但不仅限于：过度捕捞，促进了藻类的生长，与珊瑚形成了竞争；农业地表流出物，同样促进了藻类的生长；去雨林化，加强了淤积作用，降低了水体的清澈度；炸药捕鱼，其潜在的破坏力似乎已经无须多做解释了。所有这些压力都令珊瑚对病原体更加易感。白带病是一种细菌感染，恰如其名，会在珊瑚礁上产生一条白色的死亡地带。这种病主要出现在两个物种的加勒比海珊瑚上，分别是麋角珊瑚（Acropora palmata）和小鹿角珊瑚（Acropora cervicornis），它们直到不久之前仍是该地区的主要珊瑚礁构建者。这种疾病的肆虐速度是如此之快，这两种珊瑚如今都已被国际自然保护联盟列为“极危”物种。与此同时，加勒比海的珊瑚覆盖率已经在近几十年中下降了近80%。
这张危害列表上的最后一项，或许也是最严重的一项，就是气候变化——海洋酸化的邪恶兄弟。
热带珊瑚礁需要温暖的天气，但如果水温太高也会带来麻烦。其中的原因与造礁珊瑚的双重生活有关。每只珊瑚虫个体都是动物，但同时又是另一种在显微镜下才能看到的植物的宿主。这种植物称为虫黄藻，能够通过光合作用生产碳水化合物，而珊瑚虫能够收获这些碳水化合物，就像农民收获庄稼一样。一旦水温升高到某个温度值（这个值随具体地点和具体物种的不同而不同），珊瑚与其房客之间的共生关系就会被打破。虫黄藻开始生产氧自由基，浓度达到了危险的程度。珊瑚虫对此的应对方法就是把虫黄藻排出体外，这无疑是个孤注一掷而又自我毁灭的举措。虫黄藻其实才是珊瑚五彩缤纷的源头，没有了它们，珊瑚看起来就变成了白色的。这种现象也因此称为“珊瑚漂白”。漂白的珊瑚群落不再生长，如果破坏更严重的话，甚至会死去。在1998年、2005年和2010年分别发生了严重的漂白事件。随着全球变暖，这类事件发生的频率和强度估计会不断提高。2008年发表在《科学》上的一项研究涉及了超过800种建造珊瑚礁的珊瑚物种，研究者发现其中三分之一处于灭绝的危险之中，而且主要是由于海洋温度的上升。这让石珊瑚成为这颗星球上最危急的生物种类之一。对此，这篇论文指出：珊瑚当中被列为受威胁物种的比例超出了“除了两栖动物之外的任何一种陆生动物”。[14]
岛屿是微缩的世界，或者用作家大卫·奎曼（David Quammen）的话来说，“几乎是大自然全部复杂性的漫画”。从这个角度来讲，独树岛是漫画的漫画。这个地方整体不足200米长、150米宽，却有数百位科学家曾经在此工作，并且大多是被它的无比小巧吸引而来的。20世纪70年代，三位澳大利亚的科学家着手对岛上的全部生物进行了普查。三年中天气较好的时候，他们都住在岛上的帐篷里，对所能找到的每一株植物和每一只动物进行分类，这之中包括了：树（3个物种）、草（4个物种）、鸟类（29个物种）、苍蝇（90个物种）以及螨虫（102个物种）。他们发现这个岛上没有常住的哺乳动物，除非你把科学家们也计算在内。另外，这里曾经有人带来一只猪，一直关在笼子里，后来被做成了烧烤。从这项研究中总结出来的论著长达400页，并以一首诗作为开篇，描写了小小珊瑚岛的魅力：
一座小岛正在沉睡，
环绕四周的
是蓄势待发的碧蓝海水。
在浪涛拍打之下守卫珍宝的
是那一圈珊瑚的壁垒。[15]
留在独树岛上的最后一天，没有任何潜水安排，于是我决定徒步横穿这座岛。这算是一项大约需要15分钟的体育锻炼。没走多远，我就遇到了科考站的管理员格拉汉姆。这个四肢瘦长的男人长着湛蓝色的眼睛、姜黄色的头发以及海象式的胡子。在我看来，格拉汉姆的样子就像是曾经当过一名成功的海盗一样。我们两个人于是结伴而行，边走边聊。一路上，格拉汉姆一直在捡拾着被海浪冲上独树岛的塑料碎片：有一个瓶盖；一小块隔离衬垫，很可能来自某艘船的门上；一段PVC管。他有很多这样的漂浮垃圾，放在一个金属笼子里做展示。他告诉我，这个展览的目的在于向来访者们证明“我们这个物种正在干什么”。
格拉汉姆提出带我去看看这个科考站到底是如何正常运作的，于是我们穿过小木屋和实验室，朝着岛中央走去。此时正是繁殖季节，我们走过的每一处地方都有海鸟昂首阔步地转来转去，并发出尖叫声：褐翅燕鸥的背部是黑色的，胸部则是白色的；小凤头燕鸥身体是灰色的，头部是黑白两色的；黑燕鸥则在头上有一片白色。我明白了为什么人类曾经可以如此轻松地杀死筑巢的海鸟，因为这些燕鸥完全不怕人，挤在脚下十分碍事，你要很费力才能避免踩到它们。
格拉汉姆带我去看了为科考站提供电力的太阳能电池板，以及用于收集雨水为科考站提供淡水的水箱。这个水箱装在一个平台上，站在上面我们能够俯瞰这座岛上树木的顶端。根据我非常粗略的估算，这里的树有500棵左右。它们似乎是直接从珊瑚砾中长出来的，就像是插在那里的旗杆一样。格拉汉姆指给我看，就在平台边缘之外，有一只褐翅燕鸥在一只黑燕鸥的幼雏身上啄了一口。很快，那只雏鸟就死了。“她不会吃了他的。”格拉汉姆如此预测道，而他也的确是对的。那只褐翅燕鸥从雏鸟尸体旁边走开了，后者成了一只海鸥的腹中餐。格拉汉姆对于类似这样的情景大概已经司空见惯了，所以他的看法也很有哲理：这种行为能够保证岛上的鸟类数量不会超出这个岛上资源的承受能力。
那一晚是光明节[16]第一夜。为了庆祝节日，有人用树枝做了个七连灯台，并用弹力胶带在上面缠了两根蜡烛。在沙滩上点燃之后，这个临时灯台给每样东西投下了影子，洒在珊瑚砾地面上。那天晚餐吃的是袋鼠肉，令我感到意外的是，这东西很好吃。不过几位以色列人指出，这显然不符合犹太教规。
晚些时候，我与一位名叫肯尼·施耐德（Kenny Schneider）的博士后一起出发去DK-13。那一天的低潮已经比之前推后了两个多小时，所以我和施耐德的计划是在午夜之前到达DK-13。施耐德此前去过那里，但是还没有完全掌握GPS的用法。大约走到一半的时候，我们发现自己已经偏离了既定的路线。海水很快就到了我们胸口的高度。这让行走变得更缓慢更困难，而且此时开始涨潮了。一系列各式各样的焦虑想法涌入了我的脑海：我们能游回科考站去吗？我们能找到游回去的正确方向吗？我们是不是终于要搞明白那个关于斐济的难题了？
远远超过既定时间之后，施耐德和我看到了DK-13的黄色浮标。装满了样品瓶，我们开始原路返回。我再一次被那无与伦比的星空和没有灯光的地平线震撼了。我还再一次感受到了一种关于自身地位的不协调性，这种感受在独树岛停留期间曾经出现过好几次。我来大堡礁的原因是要写下人类影响所达到的规模。然而在这一望无际的夜空下，施耐德和我却显得是如此如此渺小。
与犹太人一样，大堡礁的珊瑚也是看阴历的。每年一次，在澳洲夏天开始时的一次满月之后，珊瑚就会开始进行所谓的集体排卵——有点像是同步化的群体性爱。有人告诉我，珊瑚的集体排卵是不可错过的壮观景象，所以我才选在这个时间来到了澳大利亚。
在一生中的大部分时间里，珊瑚是极其贞洁的，因为它们采用了“出芽”这种无性繁殖方式。一年一度的排卵因此成了难能可贵的机会，能在遗传上实现彼此交融。大多数排卵者其实是雌雄同体的，也就是说一只珊瑚虫能同时排出卵子和精子，全都包裹在一个小巧的囊泡之中。没有人确切地知道珊瑚如何实现排卵行为同步，不过据信应该与光线和温度都有关系。
珊瑚的集体排卵总是发生在日落以后。夜色渐深之际，珊瑚就开始排卵排精了，这或许可以看作硬化目动物的产前阵痛。裹着卵子和精子的小囊开始从珊瑚虫的躯体上膨出，整个珊瑚群落看起来就像是一片鸡皮疙瘩。在苍鹭岛上，一些澳大利亚研究人员已经建立了精巧的“产房”，让他们可以研究这一现象。他们事先采集了大堡礁上最常见的一些珊瑚物种，其中就包括多孔鹿角珊瑚（Acropora millepora）。一位参与项目的科学家告诉我，多孔鹿角珊瑚在珊瑚研究中的功能就相当于“实验室里的小白鼠”，因此常常会被饲养在水箱中。多孔鹿角珊瑚群落构建的珊瑚礁看起来就像是一丛微型的圣诞树。携带手电筒靠近养珊瑚的水箱是被禁止的行为，以防扰乱珊瑚体内的生物钟。不过大家都戴着特殊的红光头灯。我借了一顶头灯戴上，这才看到珊瑚虫透明躯体中紧绷的卵精囊泡。这些小囊泡是粉红色的，看起来就像是小小的玻璃珠子。
这支团队的领导者来自昆士兰大学，名叫塞利娜·沃德（Selina Ward）。她在怀孕珊瑚生活的水箱周围忙前忙后，就像是一位正在为接生做准备的产科大夫一样。她告诉我，每个小囊泡中包含有20~40个卵子和数千个精子。这些囊泡释放出来之后不久，就会破裂开来，放出其中的配子。[17]如果一个配子设法找到了伴侣，就会最终形成粉色的珊瑚幼虫。等水箱中的珊瑚一排卵，沃德就准备把这些卵精囊泡捞出来，再放到酸化程度不同的海水中。她研究酸化对排卵的影响已经很多年了，研究结果表明，更低的饱和度水平会导致受精率的严重下降。饱和度的水平还影响着幼虫的发育和定居行为。而珊瑚幼虫正是通过定居行为，才能在离开原有的居住地之后，把自己固定在某些坚固的表面上，开辟新的群落。
“总体来讲，我们的全部结果目前都是负面的。”沃德告诉我，“如果我们沿着现在的路继续走下去，不立即对我们的碳排放做出重大的改变，那么我认为现实的情况是：未来最多也就能剩下几片残碎的珊瑚礁而已。”
那天夜里稍晚的时候，苍鹭岛上的其他一些研究人员，包括那些在晚于进度的中型实验生态系统上奋力焊接的研究生们，听说沃德的珊瑚已经准备好要排卵了，于是组织了一次夜间潜水。这次行动可比独树岛上的潜水之旅组织得严密多了，大家都要穿上潜水服，带上潜水灯。没有足够的装备能让所有人同时下水，所以我们分成了两组，而我在第一组下水。刚开始我有些失望，因为似乎什么也没有发生。然而过了一会儿之后，我注意到有一些珊瑚释放了囊泡。几乎就在一瞬间，无数的珊瑚紧跟着放出了囊泡。这幅场景就像是高山上的暴风雪，只不过方向是相反的。水中充满了粉色玻璃珠的洪流，一股脑漂向水面，俨然是向上落去的雪。色彩斑斓的虫子们突然出现，吃起那些囊泡来，并开始产生可怖的光，最终在水面上逐渐汇聚成一片淡紫。该交班时，我依依不舍地爬出水面，交出了我的潜水灯。
[1] Quoted in James Bowen and Margarita Bowen，The Great Barrier Reef：History，Science，Heritage（Cambridge：Cambridge University Press，2002），11.
[2] Quoted in James Bowen and Margarita Bowen，The Great Barrier Reef：History，Science，Heritage（Cambridge：Cambridge University Press，2002），2.
[3] Dobbs，Reef Madness，147-148.莱尔当时错误地以为提出这一理论的人是阿德尔伯特·冯·沙米索（Adelbert von Chamisso），一位陪伴德裔俄国航海家奥托·冯·科茨布（Otto von Kotzebue）出海的博物学家。
[4] Dobbs，Reef Madness，256.
[5] Charles Sheppard，Simon K.Davy，and Graham M.Pilling，The Biology of Coral Reefs（Oxford：Oxford University Press，2009），278.
[6] Ove Hoegh-Guldberg et al.，“Coral Reefs under Rapid Climate Change and Ocean Acidification，”Science 318（2007）：1737-1742.［原文如此，实际发表于《科学》。正文《自然》疑为笔误。——译者］
[7] Ken Caldeira and Michael E.Wickett，“Anthropogenic Carbon and Ocean pH，”Nature 425（2003）：365.
[8] Katherina E.Fabricius et al.，“Losers and Winners in Coral Reefs Acclimatized to Elevated Carbon Dioxide Concentrations，”Nature Climate Change 1（2011）：165-169.
[9] J.E.N.Veron，“Is the End in Sight for the World’s Coral Reefs？”e360，published online Dec.6，2010.
[10] Glenn De’ath et al.，“The 27-Year Decline of Coral Cover on the Great Barrier Reef and Its Causes，”Proceedings of the National Academy of Sciences 109（2012）：17995-17999.
[11] Jacob Silverman et al.，“Coral Reefs May Start Dissolving when Atmospheric Doubles，”Geophysical Research Letters 35（2009）.
[12] 法国探险家、生态学家、作家、电影制片人，海洋生态保护组织库斯托协会的创立人。他于1956年上映的《寂静的世界》是世界上第一部表现水下世界的彩色纪录片，为他赢得了戛纳电影节的纪录片金棕榈奖。——译者
[13] Laetitia Plaisance et al.，“The Diversity of Coral Reefs：What Are We Missing？”PLOS ONE 6（2011）.
[14] Kent E.Carpenter et al.，“One-Third of Reef-Building Corals Face Elevated Extinction Risk from Climate Change and Local Impacts，”Science 321（2008）：560-563.
[15] By June Chilvers，reprinted in Harold Heatwole，Terence Done，and Elizabeth Cameron，Community Ecology of a Coral Cay：A Study of One-Tree Island，Great Barrier Reef，Australia（The Hague：W.Junk，1981），v.
[16] 犹太教节日，历时八天，点烛庆祝犹太民族的胜利。第一夜的晚宴尤为盛大。——译者
[17] 精子和卵子都是配子。——译者