“我們希望將來(lái)南海的珊瑚島礁就是這樣,大家潛到海里,就可以隨便看到五彩斑斕的、漂亮的硨磲。”
喻子牛
?中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所研究員
大家好,我是喻子牛,來(lái)自中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所,主要從事海洋貝類的研究。今天很高興能在SELF講壇和大家分享海洋貝類硨磲的知識(shí)和信息。
大家都比較熟悉陸地上的生物,因?yàn)槲覀內(nèi)祟惥蜕钤陉懙?。?duì)于海洋生物,大家可能比較陌生。實(shí)際上,海洋生物比陸地生物可能有更多的種類,更加豐富多彩。
豐富多彩的熱帶島礁海洋生物
從上面珊瑚礁的圖片中,大家可以看到一些常見(jiàn)的海洋生物,有魚(yú)類、蝦類、海龜、珊瑚、??鹊?,十分豐富多彩。
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硨磲是什么?
而我們今天要講的是海洋貝類,從下圖中可以看到,種類也是非常豐富的,形狀各異,有的長(zhǎng)得還非常“隨意”。
種類豐富的海洋貝類
而上圖右紅圈里面的貝類,就是今天的主角,我們叫它硨磲。從圖上看,它好像沒(méi)有什么特別的地方,但如果看下面的圖片,大家可能就會(huì)有比較深刻的印象了。
巨大的硨磲--美麗的“海中玫瑰”
它給人的第一印象就是非常漂亮,五顏六色。第二個(gè)就是它的個(gè)頭大,它不像我們常吃的扇貝、貽貝那樣小,是個(gè)體比較大的貝類。所以它的特點(diǎn)是大、色彩鮮艷漂亮。
下圖能看得更清楚一點(diǎn),它有兩個(gè)貝殼,中間是肉體組織,有兩個(gè)孔,一個(gè)是出水孔,一個(gè)是進(jìn)水孔,有什么作用呢?
“噴水”高手
首先,它吃海里的的食物時(shí),水流要從進(jìn)水孔進(jìn)去,再?gòu)某鏊壮鰜?lái),把食物帶到體內(nèi)以供食用。另外,在它繁殖的時(shí)候,出水孔可以用于排放精子或者卵子。
可能有人又會(huì)問(wèn),為什么這個(gè)貝類叫硨磲呢?
首先,從下圖可以看到,它的貝殼很大、很厚,表面有4、5道很深的溝輒和隆起。古代人就覺(jué)得它很像馬車在泥濘道路走過(guò)留下的車痕(當(dāng)時(shí)叫車渠)。又因?yàn)樗秦愵?,貝殼?jiān)如石,所以在“車渠”兩邊加上“石”字,就變?yōu)榱爽F(xiàn)在的寫法——硨磲。
硨磲名字由來(lái)
硨磲很大,從照片大家可以看到,最大的硨磲可以達(dá)到1.2、1.3米左右,可以長(zhǎng)到小孩那般大小。
硨磲是一類生物,有十多種,最大可以長(zhǎng)到1.2、1.3米左右,小的也有十來(lái)公分,所以它不是一個(gè)種類,而是一個(gè)類群。但我們還是稱它為貝王,因?yàn)樗畲罂梢蚤L(zhǎng)到很大。
世界上最大的雙殼貝類
那么剛才說(shuō)到硨磲的顏色非常鮮艷、漂亮,那為什么它會(huì)這么鮮艷、這么漂亮呢?
除了它本身有一些色素之外,更主要的是由于它體內(nèi)有與他共生的一些植物細(xì)胞——蟲(chóng)黃藻。
除此之外,它體內(nèi)還有虹彩細(xì)胞。這些虹彩細(xì)胞有片層結(jié)構(gòu),可以對(duì)光進(jìn)行衍射、反射、折射,從而形成像蝴蝶翅膀、甲殼蟲(chóng)殼、魚(yú)鱗那樣鮮艷的金屬色彩。
為什么硨磲色彩艷麗豐富?
硨磲還有一個(gè)從表面上看不出來(lái)的特征。剛才提到硨磲和蟲(chóng)黃藻是共生的,如圖所示,左邊就是硨磲的剖面圖,右邊就是顯微鏡下蟲(chóng)黃藻的圖象,它是單個(gè)的植物細(xì)胞。
蟲(chóng)黃藻生活在硨磲體內(nèi),它利用硨磲排出的代謝廢物和二氧化碳進(jìn)行光合作用,合成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)提供給硨磲。而硨磲則給它提供了舒適溫暖的玻璃暖房式“住所”,以及光合作用的原料。
與眾不同的“光合動(dòng)物”
所以,它們是一個(gè)互惠互利、不離不棄的共生關(guān)系。因此,硨磲不像其他的貝類或者生物必須吃東西,它可以一生不攝食,僅依靠蟲(chóng)黃藻提供營(yíng)養(yǎng)就可以生活。
就像以前科幻小說(shuō)暢享的,未來(lái)人類能夠不吃食物,曬曬太陽(yáng)利用植物光合作用就可以生存??扇祟愡€做不到,而硨磲早就做到了。
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硨磲的價(jià)值:擁有半透明溫潤(rùn)的質(zhì)感
大家平時(shí)可能也聽(tīng)到過(guò)硨磲。
硨磲的殼很厚,是碳酸鈣晶體結(jié)構(gòu),很硬,有溫潤(rùn)感。所以玉化的硨磲殼可以雕刻做成工藝品,有玉一般半透明溫潤(rùn)的質(zhì)感。
因此也受到了市場(chǎng)和人們的追捧,這也是硨磲資源破壞、消失比較快和減少比較多的原因。
獨(dú)特的經(jīng)濟(jì)價(jià)值
但在這里我提醒一下大家,雖然它很漂亮,貝殼也可以做貝雕,但是硨磲目前是國(guó)家保護(hù)動(dòng)物。所以國(guó)家法律禁止任何形式的(無(wú)論是活的還是死的)硨磲及硨磲殼買賣和交易,這都是違法的。
?水族觀賞--漂亮的海中玫瑰
剛才說(shuō)了硨磲的顏色很漂亮,所以它的另外一個(gè)價(jià)值就是可以用做觀賞動(dòng)物。不管是在海水水族箱、水族館和小丑魚(yú)、珊瑚放在一起觀賞,甚至博物館、大型水族館放的 硨磲也是非常漂亮的。
還有一些國(guó)家,比如像某些太平洋島國(guó),利用硨磲在淺灘進(jìn)行生態(tài)旅游,通過(guò)浮潛或者是潛水都可以欣賞,所以這是它很好的觀賞價(jià)值。
還有硨磲的生態(tài)價(jià)值要著重提及,這也是我們研究的主要目的之一。硨磲是珊瑚島礁的重要生物之一,有以下幾個(gè)生態(tài)功能:
一是它是造礁和護(hù)礁的生物之一,是島礁構(gòu)成成分。南海有很多島礁,就是由這些珊瑚和硨磲的貝殼千萬(wàn)年來(lái)堆積形成的,所以它可以造礁、護(hù)礁。
硨磲的生態(tài)價(jià)值
二是它巨大的殼可以形成一個(gè)小的生態(tài)系統(tǒng),很多小魚(yú)、小蝦、小蟹和其他小生物都在它的周圍或附近生活,所以它為其他的生物提供了良好的棲息地、繁育場(chǎng)所。
三是它巨大的殼堆積起來(lái)可以抵抗海浪、海流對(duì)珊瑚島礁的侵蝕。因?yàn)楹芏嗌汉鲘u礁是沙質(zhì)的,長(zhǎng)期的海流、海浪沖擊可能會(huì)使這個(gè)島被逐漸侵蝕毀壞、甚至消失。而硨磲殼在這里構(gòu)成的珊瑚島礁的“鋼筋”則抵抗了海流、海浪的沖擊。
最后一個(gè)生態(tài)價(jià)值就是它體內(nèi)共生了的數(shù)百萬(wàn)、數(shù)千萬(wàn)的蟲(chóng)黃藻。蟲(chóng)黃藻靠光合作用提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),是初級(jí)生產(chǎn)力,是提供光合作用的一個(gè)源頭。
所以從這四方面看硨磲有很重要的生態(tài)功能和價(jià)值。
但由于硨磲眾多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,社會(huì)上以前對(duì)硨磲產(chǎn)生了過(guò)渡捕撈和利用的情況。也就是說(shuō)很多珊瑚島礁的硨磲都被人工盜挖走了。下圖左上角顯示的就是以前人們盜挖硨磲的情況,船艙里的這些貝殼就是硨磲殼。
右下的圖則顯示被盜挖過(guò)珊瑚和硨磲珊瑚礁區(qū)域變成了一片荒蕪,這樣就危害整個(gè)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)。
?硨磲資源恢復(fù)和保護(hù)
珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)是海洋中間相當(dāng)于熱帶雨林的生態(tài)系統(tǒng),對(duì)海洋資源和海洋生物的維護(hù)和發(fā)展是極為重要的一個(gè)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)如果受到破壞,對(duì)珊瑚礁及其子孫后代就會(huì)有很大的影響。
所以我們的任務(wù)就是希望對(duì)硨磲進(jìn)行人工繁育,把被破壞的珊瑚島礁和硨磲區(qū)域進(jìn)行恢復(fù),把硨磲種群和數(shù)量恢復(fù)起來(lái),重現(xiàn)往日的輝煌。
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人工繁育硨磲:重現(xiàn)往日輝煌
硨磲的人工繁育我們以前沒(méi)有做過(guò),所以這個(gè)任務(wù)比較難。
首先,硨磲是雌雄同體的生物,也就是說(shuō)它的體內(nèi)又有精巢,又有卵巢,成熟的個(gè)體既可以排放精子也排放卵子。這就產(chǎn)生了問(wèn)題,我們不知道它什么時(shí)候會(huì)排卵、排精。
主動(dòng)式資源保護(hù):硨磲的人工繁育
所以我們白天晚上都守在硨磲水槽旁,有時(shí)候守了大半夜都沒(méi)有動(dòng)靜,等我們回去休息了它又產(chǎn)卵和產(chǎn)精了。所以我們經(jīng)常不得不定鬧鐘,半夜起來(lái)去等待它產(chǎn)卵和產(chǎn)精。
另外一個(gè)要解決問(wèn)題的就是,它是雌雄同體,如果不分開(kāi)精子和卵子,一個(gè)硨磲自己的精子和卵子就會(huì)受精,那就形成了近交,產(chǎn)生的后代就會(huì)生活力低下或者死亡,這是我們不愿意看到的。
我們想了一些辦法,當(dāng)一個(gè)硨磲排放完精子后,我們馬上就把它搬到另外一個(gè)水槽里面排放卵子,這樣就能讓來(lái)自不同個(gè)體的精卵互相結(jié)合,就不會(huì)近交繁殖,不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)。
硨磲的胚胎早期發(fā)育
上圖顯示的是我們?cè)陲@微鏡下觀察到的硨磲發(fā)育過(guò)程,一個(gè)受精卵從1個(gè)細(xì)胞變2個(gè)、2個(gè)變4個(gè)、4個(gè)變8個(gè),數(shù)量一直增加,慢慢形成可以在水中游泳的硨磲幼體。
我們知道,成體的硨磲不可以動(dòng)的,但是幼體可以在海里游動(dòng)的。下圖就是幼蟲(chóng)的照片。
硨磲的蟲(chóng)黃藻系統(tǒng)人工構(gòu)建
在研究過(guò)程當(dāng)中,還有一個(gè)問(wèn)題,就是硨磲在自然狀態(tài)是自己憑運(yùn)氣去攝取蟲(chóng)黃藻到體內(nèi)的,有了蟲(chóng)黃藻就可以繼續(xù)發(fā)育,沒(méi)有就會(huì)死亡。
但是我們大規(guī)模人工繁殖,如果不能使蟲(chóng)黃藻大規(guī)模地、高效地進(jìn)入幼蟲(chóng)體內(nèi),或者是蟲(chóng)黃藻進(jìn)去的比例很少,那研究就等于失敗了。
所以我們要解決的一個(gè)重大問(wèn)題就是把蟲(chóng)黃藻高效地植入到硨磲的體內(nèi)。開(kāi)始我們也沒(méi)有經(jīng)驗(yàn),不知道怎么做,后來(lái)通過(guò)慢慢觀察、研究,想出了一些辦法,比如把蟲(chóng)黃藻收集起來(lái),然后把幼蟲(chóng)放進(jìn)去浸泡,讓它逐漸進(jìn)入幼蟲(chóng)體內(nèi)。
但是有時(shí)候溫度不合適,鹽度不對(duì),光照過(guò)強(qiáng)都會(huì)影響蟲(chóng)黃藻進(jìn)入硨磲的效率,甚至導(dǎo)致不進(jìn)去,或者進(jìn)入了又被“排”出來(lái)。所以我們就要經(jīng)過(guò)很多的研究,解決各種各樣的問(wèn)題,把最優(yōu)條件找出來(lái),讓蟲(chóng)黃藻可以順利進(jìn)入硨磲體內(nèi)。
上圖中白箭頭和紅箭頭所指出的褐色圓點(diǎn)就是我們植入的蟲(chóng)黃藻。蟲(chóng)黃藻一旦植入成功,它就會(huì)自己繁殖,1個(gè)變2個(gè),2個(gè)變4個(gè),然后幾十個(gè)、幾百個(gè)這樣繁殖起來(lái)。
幼蟲(chóng)貝殼很透明,從照片中就可以把變化看得很清楚,植入是否成功通過(guò)顯微鏡也可以觀察到,所以最后我們通過(guò)努力解決這個(gè)問(wèn)題,成功植入了蟲(chóng)黃藻到硨磲幼蟲(chóng)體內(nèi)。
還有一個(gè)問(wèn)題,就是在人工繁育的時(shí)候,硨磲有一個(gè)變態(tài)過(guò)程。什么是變態(tài)呢?剛才說(shuō)了,硨磲幼體是可以游泳的,而成體是不能游泳,固定在海底生活的,所以從可以游泳變成固定在海底,這個(gè)形態(tài)變化過(guò)程就稱為“變態(tài)”。
硨磲幼蟲(chóng)變態(tài)過(guò)程
變態(tài)過(guò)程是最容易發(fā)生大規(guī)模死亡、使人工繁殖失敗的一個(gè)環(huán)節(jié)。我們想了很多的辦法,后來(lái)發(fā)現(xiàn)在人工環(huán)境條件下,如果光線過(guò)強(qiáng)會(huì)使它變態(tài)失敗。
所以我們拉上遮陽(yáng)網(wǎng),減少光照,再控制溫度,給予適當(dāng)?shù)柠}度,最后經(jīng)過(guò)多方的努力得到比較適宜的條件,使變態(tài)成功率提高了。
國(guó)際上也有人做成功了,但當(dāng)時(shí)的變態(tài)率是1%左右,也就是100萬(wàn)個(gè)幼蟲(chóng)只有1萬(wàn)個(gè)存活下來(lái)。而我們經(jīng)過(guò)努力、優(yōu)化以后這個(gè)比率率達(dá)到了30%。比例大大提高了,所以生產(chǎn)率也明顯提高了。
但在硨磲中植入蟲(chóng)黃藻后慢慢生長(zhǎng)發(fā)育長(zhǎng)大的過(guò)程中,另一個(gè)問(wèn)題又來(lái)了。在養(yǎng)殖系統(tǒng)玻璃缸水槽里有很多藻,特別是絲狀藻。絲狀藻多了就會(huì)纏繞硨磲的幼貝,使其不能張殼,如下圖左展示的那樣,時(shí)間一長(zhǎng),硨磲幼體就會(huì)死。怎么解決這個(gè)問(wèn)題呢?
開(kāi)始是用人工的方法,用水和刷子輕輕刷它,或把幼貝換到另外一個(gè)干凈的缸,但是這樣的效率都很低、很費(fèi)力。后來(lái)我們想了一個(gè)辦法,就是用生物防治的方法,如生物界一物降一物一樣。
硨磲繁育的危害藻類與生物控制
絲狀藻也有天敵,我們就發(fā)現(xiàn)馬蹄螺和海兔(外殼退化的一種貝類)這兩種東西是吃藻的。所以我們把適當(dāng)大小和適當(dāng)數(shù)量的馬蹄螺和海兔放到培育硨磲幼體的水槽里去,它們就會(huì)幫我們把絲狀藻逐漸清理干凈。這樣一方面省力,另外一方面效率很高。
?國(guó)內(nèi)首次成功的人工繁育硨磲
最后經(jīng)過(guò)幾年的努力,2016年我們?cè)趪?guó)內(nèi)首次成功人工繁育出了硨磲。國(guó)外的一些媒體也做了報(bào)道,這是我們繁育保護(hù)硨磲的一大進(jìn)步。
國(guó)內(nèi)首次成功的人工繁育硨磲
上圖展示的就是硨磲從小到大,從不到1毫米、幾毫米的小硨磲到十多公分,色彩從單調(diào)變?yōu)樨S富多彩的過(guò)程。
上面是我們培養(yǎng)硨磲的一段視頻,視頻中藍(lán)色的就是一種硨磲(番紅硨磲),灰色和灰黃色則是另外一種硨磲,右下角還有另外一種藍(lán)綠色的、帶有熒光的硨磲,是無(wú)鱗硨磲。
有多種硨磲在這里頭大家都可以看到,雖然只有十來(lái)公分,但是已經(jīng)非常漂亮了,已經(jīng)接近大硨磲的漂亮程度了。我希望能讓大家親身感受到,人工繁育出來(lái)的硨磲到底是什么樣的。
硨磲的人工養(yǎng)殖
我們繁殖成功以后,就希望人工養(yǎng)殖起來(lái)。養(yǎng)殖更多,就可進(jìn)行更多的資源恢復(fù)、擴(kuò)大范圍。我們希望硨磲能夠像其他的養(yǎng)殖動(dòng)物一樣進(jìn)行廣泛的養(yǎng)殖。
?硨磲的人工養(yǎng)殖
實(shí)際上硨磲的養(yǎng)殖應(yīng)該是將來(lái)一個(gè)很有前途的產(chǎn)業(yè),因?yàn)樗幌耵~(yú)、蝦一樣要投喂飼料,它是像植物一樣利用光合作用那樣生存。所以它實(shí)際上就像海底的森林一樣,利用光來(lái)生長(zhǎng),不消耗其他生物和飼料,不產(chǎn)生任何污染,是完全綠色的產(chǎn)業(yè)。
有了人工繁育的硨磲,就可以進(jìn)行放流增殖了。實(shí)際上就是放到原來(lái)它們生活的島礁,讓它們自我生長(zhǎng)繁育。
島礁海域硨磲的人工放養(yǎng)
上圖就是我們到海島、海礁去放流的照片,圖中我們坐著船,帶著培育的硨磲一直到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行人工放養(yǎng)。因?yàn)槭窃诤5?,所?strong style="box-sizing: border-box;">需要潛水進(jìn)行人工水下作業(yè),把我們的硨磲安放在合適的地方。還要進(jìn)行檢查和呵護(hù),直到它健康地成長(zhǎng)。
島礁海域硨磲的人工水下作業(yè)
下圖是我們的愿望,我們希望將來(lái)南海的珊瑚島礁就是這樣,大家以潛到海里就可以隨便看到五彩斑斕的、漂亮的硨磲。
愿景:南海未來(lái)的珊瑚礁模樣
由于硨磲漂亮,所以我們還希望不僅能夠資源恢復(fù),也發(fā)展出一個(gè)新的產(chǎn)業(yè),就是生態(tài)旅游。大家可以通過(guò)潛水或浮潛去看漂亮的硨磲和珊瑚。
愿景:未來(lái)的南海島礁生態(tài)旅游
最后,我希望大家能一起保護(hù)海洋,守護(hù)海洋生物不被破壞,謝謝大家!
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