【達爾文200】達爾文、演化論與珊瑚礁的未來

2009年2月12日就是演化生物學大師查理士‧達爾文（Charles Darwin）200歲的冥誕。這位對於生物科學發展有著極大影響的博物學家，在1859年的鉅作《物種起源》（On the Origin of Species）中所提出的自然選汰（Natural selection）與適應（Adaptation）的學說，徹底的改變我們對於生命的演化，物種多樣、滅絕等的想法，在200後的今天都還有許多生物學者努力驗證他的理論。但是，除了海洋生物與地質學者外，很少人知道其實達爾文對珊瑚礁形成理論有著深刻的著墨，甚至早在1842年就出版了一本將近300頁有關於珊瑚礁的書，書名叫作《珊瑚礁的結構與分佈》（The Structure and Distribution of Coral Reefs）。而由這本書中就可看出達爾文對「演化」這個字眼的影子。

達爾文於1831年12月27日，搭乘配備10門大砲的軍艦「小獵犬號」（Beagle），從英國西南部普里茅斯的軍港出航。這一趟旅程主要是經由南美洲、大洋洲、澳洲、印度洋，於1836年10月返回英國。在這5年的航行期間，達爾文經過大洋洲的加拉巴戈群島、大溪地、澳洲、印尼蘇門達臘外海的可可斯群島（Cocos Island）、穿越印度洋經過查戈斯群島（Chagos）再到達模里西斯（Mauritius），這一路上最吸引他的就是許許多多不同形式的珊瑚礁群。這對於完全沒有地質背景的達爾文而言，珊瑚礁的形成不僅是挑戰，也是除了沿途多樣的生物和化石觀察之外，最讓他思索的主題。

在返回英國後，達爾文不斷的研讀相關文獻，演繹推敲，終於在1842年出版了除了小獵犬號遊記之外的第一專書──《珊瑚礁的結構與分佈》。在那觀測技術與水下技術並不發達的年代，達爾文經由「大膽假設、小心求證」所提出有關於珊瑚礁形成的理論，後也一一獲得證實，至今一直受到引用。例如，珊瑚礁是腔腸動物門的珊瑚蟲和藻類共生而成，由於藻類的繁殖需要光合作用，所以珊瑚礁只能在透明度高的淺海中成長，形成珊瑚礁的造礁珊瑚在水溫低於攝氏18度以下的地方無法成長。

另外，達爾文也提出珊瑚礁的形式可分成：珊瑚礁有裙礁（fringing reef）、堡礁（barrier reef）和環礁（atoll）三種。如裙子群擺直接附著於島嶼的是裙礁，與島嶼之間由海水相隔的是堡礁，中央沒有島嶼，形如甜甜圈的珊瑚礁就是環礁。又如，達爾文認為珊瑚礁的平均成長速度是每年大約1.5公分，如果島嶼所在的海底沈陷速度比此慢，珊瑚礁即保持接近海面的狀態，裙礁即逐漸變成堡礁，進而成為環礁。珊瑚礁這樣的「演化」程序，其實是他在觀察安地斯山脈、加拉巴哥群島等地之後，最先形成的想法，也間接證明早在1859年發表物種起源一書之前的17年，達爾文已經懷有一切事物皆曾「演化」的想法。更有趣的是，上述達爾文這些想法，後來地質學家在中太平洋的比基尼島（Bikini Island）和安尼威士克環礁（Eniwetok Atoll）進行鑽探所得到岩心判讀後而得到實例的驗證！因此，這次小獵犬號5年的航行不僅是對達爾文與演化生物學，而對珊瑚礁生態的研究，都開啟了歷史的里程碑。

但是達爾文可能無法想像的是，在200年後的今天，全球的珊瑚礁正面臨滅絕的威脅。這些威脅包括：棲地破壞、過漁、污染以及全球氣候變遷的加成效應。特別是二氧化碳增加後，海洋酸化和極熱或極冷的溫度效應可能造成的珊瑚白化以及接續的死亡等，都是威脅珊瑚礁生存的很重要因素。而這些因為人類活動所造成的災難，會使珊瑚礁生態系成為全球氣候變遷下第一個直接受影響的生態系。

對於珊瑚礁生態系而言，我們正站在時間快速消逝的關鍵點上，因為根據許多模式的預測，如果二氧化碳的濃度持續上升，在未來的50年間，造礁珊瑚的造礁能力將因為海水pH下降影響碳酸鈣的沈澱，而失去造礁的能力。而海水溫度的上升也會影響珊瑚與其體內共生藻的共生生理作用，而導致造礁作用停止。

在本世紀末，全球的珊瑚礁生態滅絕，海洋漁業瓦解，人類的蛋白質供需失衡，更多的災難將接踵而至。在紀念達爾文200歲冥誕的同時，我們是不是應該有更積極作為，推動珊瑚礁保育與教育的工作，努力減少二氧化碳的排放呢？不然，下一本有關於人類歷史文的巨作的書名很可能是「物種滅絕」（On the Extinction of Species），這本書裡面不只有珊瑚滅絕，還會包括我們自己──人類，不是嗎？

※ 本文與農委會林務局合作刊登