珊瑚礁再生技术是什么？移植、幼虫供给、电积技术与石西礁湖的挑战

珊瑚礁正在消失——为何需要“再生”

珊瑚礁常被称为“海洋中的热带雨林”。世界珊瑚礁的总面积约为60万平方公里，仅占地球表面积的约0.1%。然而据统计，已确认有9万种以上的生物依赖珊瑚礁生存。它们是鱼类的栖息地和产卵场，能抵御海浪守护海岸，还通过旅游业与渔业支撑人们的生活——珊瑚礁所承担的作用，远比其狭小的面积所能想象的更为重大。

然而，这一丰富的生态系统如今正面临危机。最严重的原因是海水温度上升引发的白化现象。珊瑚体内共生着一种名为“虫黄藻”的微小藻类，它们通过光合作用制造的养分会提供给珊瑚。然而当海水温度过高时，虫黄藻会从珊瑚体内脱离，使珊瑚呈现出白色透明的状态，这就是白化。若白化状态持续过久，无法获得养分的珊瑚最终就会死亡。关于海水温度上升对珊瑚的影响，可参阅海水温度上升与洋流变化一文以加深理解。

世界与日本正在发生的白化与衰退

世界珊瑚礁正逐年遭受更严峻的考验。据世界珊瑚礁监测网络（GCRMN）的报告，2009年至2018年这10年间，全球珊瑚约减少了14%。在澳大利亚的大堡礁，自1995年以来珊瑚已减少近半，2016年发生的大规模白化事件更使众多珊瑚礁遭受严重损害。

日本也不例外。汇聚了日本大部分珊瑚礁的西南诸岛，也多次发生大规模白化。除海水温度上升外，农田等陆地流入海洋的红土使珊瑚窒息，长棘海星大量啃食珊瑚，多种因素叠加导致珊瑚礁持续衰退。关于白化的机制及冲绳受灾的实际情况，详见2024年珊瑚濒临毁灭！？（珊瑚白化与冲绳）一文。

面对这些复合性威胁，首先重要的是减少原因本身。然而，已经严重受损的珊瑚礁，若放任不管往往难以自然恢复。尤其是在周边几乎没有亲本珊瑚残留的海域，卵和幼虫无法得到供给，恢复的契机本身也随之消失。正因如此，通过人工培育珊瑚并放归大海的“再生技术”才备受期待。

珊瑚礁带来的“恩惠”

那么，为何要如此费力地保护珊瑚礁呢？这是因为珊瑚礁为我们的生活带来了众多直接的恩惠。珊瑚礁是无数鱼类、贝类、虾类以及海龟的栖息地，支撑着渔业发展。其错综复杂的地形能削弱海浪的力量，发挥“天然防波堤”的作用，守护海岸与聚落免受台风和风暴潮的侵袭。此外，潜水和浮潜等旅游活动也以珊瑚礁为亮点，滋润着地方经济。失去珊瑚礁，就意味着同时失去这些恩惠。

海洋酸化同样是不可忽视的威胁，它会削弱珊瑚形成骨骼的能力。二氧化碳溶入海洋后，海水会逐渐趋于酸性，使珊瑚更难形成碳酸钙骨骼。详情请参阅海洋酸化与珊瑚一文。白化与酸化这两重压力同时施加，使珊瑚礁的再生变得更加困难。海洋环境的变化，最终也会辗转影响到我们自身的健康与饮食，绝非与我们无关的遥远之事。

增加珊瑚的两条路径——无性生殖与有性生殖

通过人工培育珊瑚并放归大海的方法大致可分为两种。一种是培育并增殖珊瑚碎片的无性生殖法；另一种是由卵子与精子孕育新生命的有性生殖法。两者各有优缺点，会根据目的和场所分别采用。

无性生殖法——培育碎片的移植与养殖

无性生殖法是指切取一部分珊瑚在别处培育，待其长大后再种植到海底的方法。枝状珊瑚即使折断也能存活并继续生长，因此即便是细小的碎片也能培育成新的群体。这与庭院树木的“扦插”颇为相似。其最大优点是生长速度相对较快、能够确实增殖，许多珊瑚养殖都以此方法为基础。

然而，无性生殖法也存在弱点。由此产生的珊瑚都是原珊瑚的克隆体（基因完全相同的个体），遗传多样性往往较低。若个体基因相近，一旦发生白化或疾病等环境变化，便容易面临集体灭绝的风险。因此，近年来的相关项目会采取使用多个亲本群体、混合种植多个种类等方式来确保多样性。

有性生殖法——从卵培育并供给幼虫

有性生殖法是使珊瑚的卵子与精子受精，培育出生的珊瑚宝宝后再放归大海的方法。多数珊瑚每年会有一次，在初夏满月前后的夜晚集体释放卵子与精子，即“集体产卵”。受精卵会发育成浮浪幼虫，依靠纤毛的摆动在海中自主游动。经过一到两周的漂流后，它们会附着在岩石等坚硬表面上，数天内便发育成名为“珊瑚虫”的微小珊瑚个体。

有性生殖法最大的优点在于，由于双亲的基因相互混合，能够培育出遗传多样性较高的珊瑚。这提高了产生适应环境变化个体的可能性，对于从长远角度恢复健全的珊瑚礁而言不可或缺。在石西礁湖这类大规模再生项目中，尤其重视以这种有性生殖法为基础。不过，产卵每年仅有一次，幼虫顺利成长的比例也较低，因此存在技术难度和成本较高的课题。

顺带一提，珊瑚的集体产卵是一种极为神秘的现象。许多造礁珊瑚会在初夏大潮之夜，仿佛事先约定好一般，一齐将卵子与精子的团块（卵束）释放到海中。那场景犹如海底扬起了樱花雨，粉色的颗粒缓缓升向水面。正是因为有这场集体产卵，分散生活的珊瑚之间才有了受精的机会，基因得以广泛混合。研究人员与从事再生工作的人们，都会等待这一年一度的夜晚，准备采集卵子与精子。

珊瑚的集体产卵，是海洋生物依循月亮与潮汐的节律延续生命的现象，堪称地球上最美丽的繁殖景观之一。

——摘自珊瑚繁殖生态相关资料

培育微小珊瑚的技术——附着基与种苗生产

通过有性生殖培育珊瑚时，首先遇到的一大难题就是“幼虫应该附着在哪里”。在海中游动的浮浪幼虫，若没有能够稳定附着的坚硬基座，便会随波逐流而死亡。为此，人们使用了能够接纳幼虫并使其扎根的附着基。

附着基的进化——着生率从1%提升至接近40%

在早期研究中，曾使用素烧陶砖等作为附着基。然而，能够成功附着的幼虫比例（着生率）仅约1%，十分低下。即便放流1000只幼虫，也只有10只能够扎根。这样的效率显然不适合大规模再生。

于是，研究人员在附着基的材质与表面处理上不断改进。开发出了在多孔陶瓷（一种布满细小孔隙的材料，如花盆所用材质）中浸渍细菌悬浮液的方法，以及使用水族箱过滤用管状多孔陶瓷的方法。据报告，经过这些改良，着生率大幅提升至11.2%至39.1%——粗略来说，效率提高了10倍到40倍。附着基这一微小环节的巧思，足以左右再生工作的成败。

附着基同样承担着保护稚珊瑚的作用。刚出生的微小珊瑚很容易被鱼类或海胆吃掉，或被藻类覆盖而轻易死亡。若在附着基表面设置细小的凹陷或沟槽，躲藏其中的稚珊瑚便能更好地躲避天敌。此外，培育好的珊瑚可以连同附着基一起运至海中，这在实际操作上也带来了便利。从一块素烧陶砖起步的附着基，如今已进化为在材质、形状乃至表面性质上都经过精细设计的再生技术“幕后功臣”。

种苗生产——稳定培育珊瑚的“苗”

附着在附着基上的珊瑚，还只是肉眼勉强可见的大小。将其培育至可种植到海中的大小，这一过程称为种苗生产。以农业作比方，相当于从种子培育秧苗的育苗过程。日本水产厅也一直在推进通过有性生殖法高效稳定生产珊瑚种苗的技术开发。

种苗生产将水槽饲养（陆上养殖）与海中的中间培育相结合。在管理水温、光照与水流的同时，保护珊瑚免受天敌和疾病侵害。待珊瑚长到一定大小后，便将其运至海底种植，至此，“苗”才正式投入再生现场。近年来，还有报告称成功通过控制水槽内的季节与光照，使珊瑚在并非天然产卵期的隆冬时节产卵，为不受产卵时机限制的稳定生产开辟了道路。

1. 在集体产卵时采集卵子与精子，在水槽中受精
2. 使孵化的浮浪幼虫附着在附着基上
3. 在水槽中培育附着后的稚珊瑚（陆上养殖）
4. 在海中培育设施进行中间培育，使其变得强健
5. 将充分成长的珊瑚种植到再生海域

附着基的一些巧思还利用了吸引幼虫的“信号”。浮浪幼虫并非随意附着，已知它们会借助附着基表面栖息的特定细菌与珊瑚藻（石灰藻）释放的化学信号，判断“这里适合生长”后才降落附着。正因如此，在多孔陶瓷中浸渍细菌悬浮液这类巧思，才能大幅提高着生率。站在微小稚珊瑚的角度去营造环境，正是再生技术中细腻的智慧所在。

用电力培育珊瑚——电积技术（GMC技术）

在珊瑚再生技术中，略显意外的是电积技术。这项技术通过在海水中通入极微弱的电流，营造有利于珊瑚生长的环境，从而促进其生长，也被称为“矿物增积法”，海外也一直在对其展开研究。

源自栈桥的发现

这项技术在日本受到关注，源于一次意外的发现。2004年，一位技术人员注意到，石垣岛附近竹富岛所建浮动栈桥的壁面上附着了大量珊瑚，且生长状况良好。经过调查发现，原来是为防止栈桥金属生锈而通入的“阴极防蚀”微弱电流，似乎有助于珊瑚生长。

基于这一偶然发现，研究人员开发出便于稚珊瑚附着的电积基盘，以及利用微弱电流促进附着珊瑚生长的珊瑚生长架。这便是被命名为“GMC技术”的电积技术。在石垣岛等地，近20年来持续开展验证试验，已确认电积基盘对促进珊瑚附着及加快其生长具有效果。

电积技术的原理与期待

当电流通过海水时，碳酸钙、氢氧化镁等矿物质会逐渐析出并附着在电极表面。这一层的成分与珊瑚骨骼的材料相近，被认为能够减轻珊瑚形成骨骼的负担。此外，也有报告称微弱电流本身能促进珊瑚的代谢与生长。在海洋酸化使珊瑚更难形成骨骼的当下，电积技术作为弥补这一不利因素的手段而备受关注。

这里所使用的电流极其微弱，远非会让人触电那样强烈的电流。若与太阳能发电等可再生能源相结合，便能在确保电力的同时降低对环境的负担。事实上，在石垣岛等实证现场，经过长年观察发现，附着在电积基盘上的珊瑚比未通电区域的珊瑚生长得更快、更大。巧妙借助自然机制加以助力的思路，正是电积技术的有趣之处。

尽管如此，能够将珊瑚再生与港口、栈桥、护岸等既有人工构造物相结合，正是电积技术独有的优势。若能利用海洋中原有的构造物来增加珊瑚，即便预算有限也有望实现有效的再生。关键在于分清技术的适用场合。

电积技术的另一魅力在于，生长起来的骨骼本身会成为构造物的一部分，并随时间推移增强强度。海外也在尝试利用电积技术打造人工礁，在其上培育珊瑚，作为连接受损珊瑚礁之间的“桥梁”。日本近20年积累的实证数据，对这些国际实践而言也是宝贵的财富。一项源自偶然发现的技术，经过脚踏实地的验证逐渐走向实用化，让人深切感受到研究的乐趣所在。

冲绳石西礁湖的挑战——找回日本最大规模的珊瑚礁

谈及日本的珊瑚礁再生，冲绳县的石西礁湖是绝对不可回避的存在。它位于石垣岛与西表岛之间，是日本具代表性的广阔珊瑚礁海域，曾经色彩缤纷的珊瑚密布海底。1972年被指定为西表国立公园（现西表石垣国立公园）时的丰饶景象，如今被视为再生的目标。

屡次白化与协议会主导再生的开端

然而，石西礁湖因红土流出、高水温引发的白化、长棘海星大量繁殖等多重威胁叠加而严重衰退。面对这一状况，当地居民、市民团体、研究人员与行政部门等各方人士于2006年组成石西礁湖自然再生协议会，携手开展找回珊瑚礁的行动。日本环境省于2005年制定了《石西礁湖自然再生总体规划》，明确了再生方针。

石西礁湖的再生工作，重视以利用周边海域珊瑚幼虫的有性生殖法作为基本方针。其理念是通过利用当地珊瑚的基因，恢复适应该片海域的健全珊瑚礁。同时也采用了将附着基质（附着基）设置于海底、让幼虫自然附着的“天然采苗法”等方法，将建立即便发生大规模扰动也不失效的珊瑚群落再生方法列为重点课题。

用数字看石西礁湖的白化——恢复与倒退的反复循环

石西礁湖珊瑚所处状况有多严峻，环境省的监测调查数字给出了清晰的说明。2013年至2015年前后平均约为40%的珊瑚覆盖率（海底被珊瑚覆盖的比例），因2016年夏季的大规模白化事件而下降至约20%。当时的紧急调查显示，石西礁湖珊瑚群落约97%发生白化，最终约70%死亡。

此后，2020年覆盖率一度显现出恢复迹象，回升至约30%，但2022年又再次发生大规模白化。2022年9月的调查显示，平均白化率达到92.8%，覆盖率降至21.6%。同年12月白化率降至50.2%，但覆盖率却进一步降至17.0%。恢复之后又遭遇白化——这一严酷的循环，正是全球变暖背景下珊瑚礁所面临的现实。

石西礁湖恢复与白化反复交替的景象，让我们直面一个现实：变暖的速度，是再生技术本身所无法追赶的。

——摘自环境省监测调查趋势数据

多方携手共进的“协作式再生”

石西礁湖的行动中值得关注的一点是，再生工作并非由单一组织推进，而是由不同立场的人们“协作”承担。自然再生协议会中，渔业者、潜水业者、市民团体、研究人员、行政部门等各方参与其中，各自贡献知识与力量。为防止红土流出而推进农田对策的人、驱除长棘海星的人、培育并种植幼虫的人、通过监测收集数据的人——虽然角色不同，但目标一致，都是心中那片理想的海。珊瑚礁的再生，并非单纯的技术问题，也是整个地区社会共同达成共识的过程。

恩纳村模式——渔协培育的“珊瑚之村”

除行政部门和研究机构外，还有一个由当地渔业者担纲主角培育珊瑚的地方，那就是冲绳本岛的恩纳村。在这里，恩纳村渔业协同组合自1998年起持续开展珊瑚养殖与种植工作。这个提出“珊瑚之村宣言”的村庄，作为居民主导型珊瑚再生的典范案例而广为人知。

以“插枝法”培育24,000个群体

恩纳村渔协在获得冲绳县许可的前提下采集珊瑚碎片，在陆地上进行养殖，再将增殖后的珊瑚种植到海中。为此而开发的，是名为“插枝法”的独特种植方法。这一方法借鉴并应用了海苔养殖中所用的“插枝”技术，经过改良使珊瑚碎片能够高效培育。将渔业者多年积累的海洋智慧转用于珊瑚再生，正是这一方法的精妙之处。

重要的是，采集时仅取“一部分”碎片，不使原珊瑚枯死。切取的碎片会在陆上或海中的养殖架上悉心培育，只有充分扎根长大的珊瑚才会被重新种植到海中。如此一来，便实现了以少量本金培育出大量珊瑚的“增殖型渔业”。不仅仅捕捞鱼类，还培育并增加作为海洋根基的珊瑚本身，这样的理念，可以说走在了未来可持续渔业的前列。

这一成果也体现在数字上。截至2017年3月底，恩纳村渔协已养殖约24,000个珊瑚群体，培育了11科15属54种之多的多样珊瑚。随着如此大量珊瑚的生长，产卵带来的效果也不容小觑：养殖群体一年可产出约57亿枚卵，产卵两天后预计约有27亿只幼虫被供给到大海。培育的珊瑚又孕育出新的珊瑚，这样的“循环”由此形成。

恩纳村自1998年开始珊瑚养殖，那一年恰逢全球性大白化事件发生，当地海域也遭受重创。此后20多年间，尽管屡次遭遇白化、台风、长棘海星等灾害，渔业者们依然坚持不懈地持续养殖与种植珊瑚。没有华丽的宣传，他们年复一年地培育珊瑚苗、放归大海、守望其生长——这份积累最终使珊瑚覆盖率恢复到白化前的八成左右。恩纳村的历程告诉我们，珊瑚再生“没有捷径，但只要坚持下去，必定会不断前进”。

通过恩纳村渔协迄今为止的活动，珊瑚增加了约46,000株，与此同时鱼类也据称增加了约120万尾。珊瑚增多后，以其为栖息地和产卵场的鱼类便会聚集而来，使整片海域重新焕发生机。尽管遭受了白化等灾害，恩纳村部分海域的珊瑚覆盖率仍据称恢复到白化前的约八成，脚踏实地的努力正在结出果实。

恩纳村的行动表明，珊瑚再生并非只是专业研究人员的专属领域，生活在那片海域的人们同样可以成为主导力量。守护海洋，直接关系到守护自己的生活与工作——这种“切身相关”的意识，正是持续再生活动的原动力。

近年来，企业与消费者共同参与的互助机制也在不断扩展。有将商品销售额一部分用于支持珊瑚养殖的基金，也有让游客亲身体验种植珊瑚的项目，为远离大海的人们提供了参与再生的入口。今天培育的珊瑚，数年后产卵，其幼虫又会孕育出新的珊瑚——地区与社会正携手支撑着这样的“生命循环”。石西礁湖的协作与恩纳村的模式共同说明，日本的珊瑚礁再生，正是由“技术”与“人际联系”两方面共同支撑而成。

再生技术的效果与局限——仅靠移植无法拯救珊瑚礁

至此，我们已经了解了多种再生技术及其应用现场。技术确实在稳步进步，各地也取得了成果。然而，不能忘记的是，珊瑚礁再生技术存在明确的局限。既要对技术抱有希望，也需要正视现实，两者缺一不可。

移植珊瑚的存活率并不高

首先，种植的珊瑚并非全部都能存活。据日本珊瑚礁学会的报告，无论是有性生殖法还是无性生殖法，移植珊瑚三年后的存活率均不足40%，部分地区甚至低于10%。即便费尽心力培育并种植，数年之内往往仍会损失一半以上。恶劣天气时，死亡珊瑚的碎片与砂砾在海底移动并损伤正在生长的珊瑚，是造成这种损耗的主要原因之一。

此外，移植还存在不可忽视的负面影响。专家指出，采集珊瑚会损伤原有的群体（供体群体），可能引发遗传扰乱，存在带入病原菌的风险，还可能被当作“只要移植就可以填海造陆”的开发借口——这些问题都值得警惕。再生技术并非万能，其运用需要慎之又慎。

尤其值得关注的是“开发借口”这一指摘。在为建设港口或护岸而填埋天然珊瑚礁时，有时会以“移植到别处就没问题”为由。然而，考虑到多数移植珊瑚在数年内便会消失的现实，这并不能真正弥补已经失去的自然。再生技术终究只是恢复受损海洋的手段，而不是为新的破坏正名的工具——坚守这条底线，是健全运用该技术不可或缺的前提。海洋问题与深海垃圾、塑料问题有一个共通点：一旦破坏，便极难恢复原状。有兴趣的读者，也请参阅深海垃圾问题一文。

规模的瓶颈——追不上变暖的速度

另一个巨大的局限，是规模问题。无论人们如何努力，凭人力能够种植的面积终究有限。世界珊瑚礁总面积达60万平方公里，如此广阔的海域，靠人力重新种植根本无法实现。移植需要大量的人力、成本与时间，现实是再生的速度赶不上消失的速度。

而最大的瓶颈，正是全球变暖本身。IPCC（政府间气候变化专门委员会）预测，即便将全球平均气温上升幅度控制在工业化前水平之上不超过1.5℃，世界珊瑚礁仍将有70%至90%消失。若升温达到2℃，消失比例更将高达99%。无论多么用心地种植珊瑚，只要海水温度持续上升，就会再次白化死亡——石西礁湖恢复与倒退反复出现的历程，正说明了这一点。关于海洋变暖本身，也请参阅海水温度上升与洋流变化一文。

即便如此，再生技术仍有意义的原因

那么，再生技术就毫无意义了吗？绝非如此。再生技术只有与应对根本原因——全球变暖的措施相结合，才能真正发挥作用。削减温室气体排放以遏制海水温度上升，防止红土流出，驱除长棘海星以减少威胁本身——在此基础上，再利用再生技术为严重受损的海域提供恢复的契机。唯有这两个方面同时发力，珊瑚礁才能拥有未来。技术是在“争取时间”，而根本性的解决方案，取决于我们每个人的生活方式与社会的选择。

此外，再生技术还具有超越可见成果的价值。它能让人们关注珊瑚礁，重新找回与海洋的联系。守望着自己种下的珊瑚的孩子们、投身养殖的渔业者、参与体验活动的游客——当每个人都感受到“自己也是守护这片海洋的一员”时，整个社会的意识便会随之改变。培育耐高温珊瑚的研究，以及优先保护白化后更易恢复海域的策略等，技术如今仍在不断进步。正视局限的同时依然勇往直前、脚踏实地地行动——这正是珊瑚礁再生真正的意义所在。

总结——以技术与社会的双轮驱动守护珊瑚礁的未来

珊瑚礁再生技术，是人类为找回逐渐消失的海洋瑰宝而凝聚的智慧结晶。培育碎片的移植与养殖、由卵孕育新生命的有性生殖与幼虫供给、提高着生率的附着基、借助电力之力的电积技术——多种多样的方法应运而生，并在石西礁湖、恩纳村等现场稳步取得成果。

但与此同时，我们也认识到了它的局限。种植的珊瑚多数会在数年内消失，人力能够重新种植的面积也十分有限。而且，只要变暖不停止，再生的珊瑚礁也会再度遭受白化侵袭。再生技术并非魔杖，而是一种“争取时间”的手段，唯有与应对气候变暖及陆域环境保护相结合，才具有真正的意义。

正因如此，珊瑚礁的未来并不只是研究人员与渔业者的课题。减少二氧化碳排放的生活方式、不污染海洋的选择，以及持续关注珊瑚礁现状——每一个行动，都与遥远南方海域的珊瑚息息相关。让我们以技术与社会的双轮驱动，把这片蔚蓝而富饶的海洋，交给下一代。

关于海洋生物令人惊叹的适应能力，以及与我们生活息息相关的海洋课题，也请一并阅读海洋酸化与珊瑚及深海生物的适应等文章。海LAB将持续传递海洋的“当下”。