珊瑚礁修复

2009年，兰迪·罗特詹乘坐科学船“奈亚”号第一次参观了凤凰群岛保护区（PIPA）——太平洋中部的一片海域。该地区的海洋澳门威尼斯人注册网站研究开始蓬勃发展，澳门威尼斯人注册网站研究“奈伊”（Nai ' a）的科学家们正在制定策略。“奈伊”在许多波利尼西亚语言中是海豚的意思。他们决定委托年轻的珊瑚礁科学家Rotjan负责该地区的整个澳门威尼斯人注册网站研究项目，该地区的面积与加利福尼亚州相当。

Rotjan不仅将指导珊瑚礁科学，还将指导其与海洋学、深海勘探和气候变化的相互作用。这对Rotjan来说是一个巨大的机会，可以扩展她自己的澳门威尼斯人注册网站研究，指导调查，帮助科学家以新的方式了解海洋和海洋生物。然而，她是最后一个听说这件事的人，因为她在甲板下面晕船。

前往PIPA的航行非常艰难，长达5天的20到30英尺的巨浪把92英尺长的船和乘客折腾得不可收拾。“那是我一生中最糟糕的一段时光，”波士顿大学艺术与科学学院（CAS）生物学教授莱斯·考夫曼（Les Kaufman）说。

但也是最好的之一。早在2002年，PIPA的珊瑚礁就被异常炎热的厄尔尼诺Niño摧毁了，这是一股周期性发展并在太平洋上荡起涟漪的温水带。到2005年，活珊瑚的覆盖范围已经缩小到几年前的四分之一。珊瑚礁已经白化，这意味着生活在那里的共生藻类已经消失了。“我们想，天哪，这是一场灾难，”考夫曼说。

但到2009年Rotjan的航行时，不可思议的事情发生了。珊瑚礁已经开始恢复。

奈亚号上的科学家团队看到了机会。他们认为，如果这些珊瑚礁可以恢复，也许其他珊瑚礁也可以。因此，他们聘请了中科院生物学澳门威尼斯人注册网站研究助理教授Rotjan领导一个广泛的项目，该项目旨在监测PIPA的珊瑚礁，并跟踪它们在气候变化（如更强烈的El Niño事件）驱动的波动下的进展。罗特詹很年轻，但“她很有激情，”海洋首席科学家、保护国际组织执行副总裁格雷格·斯通说。“没有热情就不会有伟大的成就。”

Rotjan和她的同事们今天继续这项工作，希望科学能帮助他们确定涉及珊瑚礁破坏和珊瑚礁恢复的最关键因素。但同时，这个澳门威尼斯人注册网站研究项目标志着海洋科学的一个更普遍的转变。海洋生物学家不再仅仅是探险家，像雅克·库斯托（Jacques Cousteau）那样有抱负地在水下栖息地寻找奇异生命。他们必须成为海洋医生-临床医生-科学家，他们的使命不仅是了解海洋，而且还要诊断它的问题，这些问题很多，而且还在不断加剧。

地球上大约有四分之三是水生生物，如果珊瑚礁的健康状况是一种指标，那么海洋生物正在受到人类攻击的破坏，既有地方性的（以污染、捕鱼和航运的形式），也有全球性的（以气候变化的形式）。世界现在比以往任何时候都更需要海洋医生，来了解我们的海洋是什么病，并找到新的方法来保护、培育和治愈它们。

蓝色星球

自2009年以来，澳门威尼斯人注册珊瑚礁健康的故事一直在不断发展。澳大利亚大约三分之二的大堡礁遭受了衰退。在佛罗里达和加勒比海等地，珊瑚礁很难从污染、捕鱼和更强烈的风暴等袭击中恢复过来，部分原因是它们从未休息过。“珊瑚礁受到冲击，事情开始恢复，但随后它们一次又一次地受到冲击，”Rotjan说，他也是PIPA信托基金会的联合首席科学家。

然而，PIPA却讲述了一个不同的故事。2008年，岛国基里巴斯与新英格兰水族馆和国际保护组织合作建立了一个保护区，PIPA是第一个几乎完全不受人类直接影响的主要海洋保护区。斯通说：“我们正在消除所有的疾病，除了一种疾病，即气候的侮辱，事实证明这些珊瑚礁能够生存。”“目前，我们唯一的治疗方法就是保护。我们还没有提出补救措施或对策，但我们是新手。我们边做边学。”

基里巴斯非常偏远，从夏威夷乘船到基里巴斯需要8天时间。这个国家的面积与美国大陆相当，几乎全是海洋。它布满了岛屿，每个岛屿实际上都是一个珊瑚礁环绕的山峰，底部在海底3000到5000米，使这些山脉与落基山脉的最高峰相提并论。

这些岛屿加起来大约有巴尔的摩那么大。它们最多高出海平面3米，所以海平面上升是一个紧迫的问题。这个国家的13万人口，依靠土地居住，但他们几乎完全依靠在他们的水域捕捞金枪鱼来维持经济生存。“如果海洋吞没了一个国家的所有土地，会发生什么？”他们还拥有那片海洋吗？他们还拥有那些金枪鱼吗？Rotjan说。

澳门威尼斯人注册国家命运的紧迫问题促使基里巴斯人民保护了他们大部分的岛屿和海洋。自2015年以来，PIPA已经禁止捕捞金枪鱼，尽管基里巴斯的其他地区仍在继续捕捞，这是巨大的。此外，PIPA居住着一个大约24人的小社区，他们对该地区的影响微乎其微。没有当地污染，没有捕鱼，也没有航运。

人类对这些珊瑚礁的唯一影响是全球性的。“没有一堵墙可以阻挡全球气候变化，”Rotjan说。“如果你想问气候变化在做什么，你必须去那些基本上没有什么其他事情发生的地方。PIPA就是其中之一。”

礁复苏

自2009年以来，Rotjan一直在监测PIPA的珊瑚礁。为了追踪它们的大小和组成，在2012年和2015年，她的团队在大约20平方米的区域拍摄了数千张照片，并将这些照片拼接在一起，形成了不同珊瑚礁位置的精确照片马赛克。

最近从生物学专业毕业的Brenna Stallings（中科院17届毕业生）现在在Rotjan的实验室工作，在过去的几个月里，她一直在仔细澳门威尼斯人注册网站研究这些图像。她的任务是通过视觉识别每个珊瑚群落的属，如果可能的话，还包括物种。（珊瑚有数百种不同的种类。）她还将每张图像加载到平板电脑上，并用手写笔追踪每个珊瑚群落的边缘，创建其精确大小，形状和位置的记录。

这些信息，再加上潜水员在防水剪贴板上详细记录珊瑚健康状况的文件，有助于为珊瑚礁创建一种电子健康记录。斯托林斯说：“看到它们如何随着时间的推移而变化，这将是令人兴奋的。”“我们可以比较它们，找出哪些因素在减少珊瑚，哪些因素在缓冲它们，这样即使周围的情况变得糟糕，它们也能保持健康。”

其他澳门威尼斯人注册网站研究包括伍兹霍尔海洋澳门威尼斯人注册网站研究所的科学家安妮·科恩的工作，她正在从该地区采集珊瑚的核心，并使用计算机断层扫描（CT）来了解它们的历史，这与医生用来诊断病人的扫描类型相同。扫描检测到珊瑚礁骨骼组成的变化，揭示了每年的生长速度，并为科学家提供了一种追踪过去漂白事件的方法。“这些岩心使我们能够重建这些地方的气候历史，并了解珊瑚礁在过去是如何受到白化事件的打击并从中恢复过来的，”Rotjan说。

既然这些监测项目已经到位，Rotjan和她的PIPA科学家团队想了解更多澳门威尼斯人注册珊瑚礁如何从破坏中恢复的信息。例如，在遥远的岛屿上出生的小珊瑚会随着洋流漂浮到一个新的地方。如果这只幼崽降落在一个适宜居住的地区，它可以在那里定居，并帮助重建受损的珊瑚礁。

为了更好地了解支持珊瑚礁再生的海洋动力学，PIPA的澳门威尼斯人注册网站研究包括追踪珊瑚遗传学，寻找珊瑚祖先和迁徙的线索。Rotjan的澳门威尼斯人注册网站研究小组发现，一些珊瑚礁是遥远珊瑚礁再生的来源，而另一些则是吸收漂浮珊瑚的水槽。一个支撑着其他几个珊瑚礁的珊瑚礁的消失可能会导致连锁反应的衰退，所以科学家们想要了解它们在海洋环境中的位置和珊瑚生物学方面的区别。

Rotjan的澳门威尼斯人注册网站研究还表明，受损的珊瑚礁在很长一段时间内仍然适合重新繁殖，基本上只要鱼类留在附近。鱼类有助于防止藻类过度生长。罗特詹说：“可以说，如果这些鱼保持修剪草坪，小珊瑚就可以定居下来。”“但如果那里有一团缠结的大型藻类，小珊瑚就没有机会了。”

自然实验室

珊瑚礁保护陆地免受风暴侵袭。它们形成了三维的水下城市景观，供动植物居住。它们的经济价值可以用旅游业来衡量。仅澳大利亚大堡礁每年的旅游业收入就超过20亿澳元（约合16亿美元）。它也可以用食物来衡量，提供了世界上大约三分之一的蛋白质。“珊瑚礁的特别之处在于，在地球上很小的一块地方，就有了这种令人难以置信的复杂性，”罗特詹说。珊瑚礁占地球表面不到1%，占海底不到2%。

但她说，珊瑚礁只是“冰山一角”。例如，在PIPA，海洋隐藏着一个从未被探索过的巨大山脉。

Rotjan和她的团队与美国政府合作，于2017年3月乘坐R/V Okeanos Explorer号首次看到了PIPA的深海海底。2016年夏天，该团队在海洋教育协会（Sea）学生帆船平台罗伯特·c·西曼斯号（SSV Robert C. Seamans）上领导了他们的第四次海洋学考察，并于2017年10月在R/V Falkor号上进行了第二次深海航行，所有这些都是为了探索和寻找保护和拯救地球珊瑚礁和海洋的方法。“这就像澳门威尼斯人注册网站研究任何复杂疾病的愈合过程，”考夫曼说。“从中，你可以获得管理和治疗的灵感和想法，从而最大限度地利用自然弹性。”