珊瑚的光照驯化------转帖

不忘初心1314

感谢Fat-cat辛苦翻译。中文原地址：http://blog.sina.com.cn/s/blog_4c4588a90100bvmz.html

多数鱼友都知道要驯化新进的生物，通过把缸里的水缓慢地加入到运输包装袋里的水中，努力让生物的化学和物理环境从运输包装袋转换成鱼缸的。但大家不很清楚的是，光合作用生物另外还需要逐渐适应新的光照模式。这篇文章解释一下为什么缓慢改变珊瑚的光照环境也是重要的。

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珊瑚与虫黄藻


珊瑚虫的基本解剖结构证实了捕食与消化的重要性。珊瑚虫的主要部分是消化腔，这里是进行消化的地方。珊瑚也具有用于捕食的长有刺细胞的触手。

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尽管珊瑚具有捕食能力，但很多珊瑚还是进化出了与腰鞭毛虫藻（虫黄藻）之间的共生关系。这种关系的存在，很大程度上是由于珊瑚礁水域中溶解营养盐通常比较低。水螅体把自己的代谢废物供给虫黄藻，换来虫黄藻的光合作用产出物。这种相互获利的关系称为互利共生。虫黄藻不但能在低营养环境中获取营养盐比如氨，还能在珊瑚组织的保护下免遭掠食。水螅体从光合作用产生的含碳化合物中受益，让它们有能量去捕食猎物，从而在相互喂食中共同度过困难。

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虽然人们曾经一度认为只有一种虫黄藻与珊瑚和其它无脊椎动物共生，但现在已经知道，有超过80多种的共生藻，至少可分为4个目、7个属。不同的共生藻有不同的光合能力，珊瑚可以从一种共生藻转换成另一种以适应特定条件。

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植物和藻类可以通过一些色素来利用光能。叶绿素a是最能捕获光能的色素，虫黄藻里能找到它。叶绿素a里含有两种吸收光的色素，对应光谱分别在440nm和675nm。波长在这两个峰值附近的光，叶绿素a能直接捕获，但其它波长的光将被别的色素比如叶绿素c2或甲藻素吸收，或者被更多的其它色素比如贝塔胡萝卜素、硅甲藻黄素进行转移，所以可见光几乎可以得到100%的利用。

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光合生物的光合作用强度与生物接收的光照强度有光。光合作用产生氧气，氧气产生量通常被当作测量光合作用强度的指标。在黑暗中没有光合作用，但是珊瑚和虫黄藻都会呼吸，氧气会被消耗，所以氧气产量是负的。光强度增加时，光合作用也增强，这种关系可以画成图，一般叫做P-I曲线。画出的线不是直线，光合作用在光照增加的初期会快速增强，但当光照继续增加时，光合作用的增强速度会变慢。光合作用达到一个强度后，会不再随着光照增加而变化。这个最大的光合作用强度被称为Pmax。

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图1

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一些研究证实，在光合作用达到Pmax后如果还增加光照，反而会导致光合作用强度降低，这就是光抑制作用。有一个研究中发现，光抑制作用在相当低的光照强度下就会发生。光抑制作用应该是一个自然过程，防止虫黄藻和珊瑚受到太多光照而受到伤害。

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珊瑚可以控制（至少是限制）组织中的虫黄藻数量，这是通过控制提供给藻类的代谢废物量来实现的。如果虫黄藻数量太大，珊瑚可以排出它们。这是珊瑚的一种正常行为，但是，在某些情况下，这个过程会出现问题。在高营养环境中，虫黄藻可以直接从周围水中获得营养，引起珊瑚不可控制的虫黄藻增加。

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在受到压力的情况下，比如温度升高，虫黄藻会失去光抑制作用的能力，这会影响光反应，导致产生有害物质比如氧自由基。这种情况下，珊瑚即便不是排出所有虫黄藻也会排出大部分，以保护自己免受伤害。这被称为白化，主要是因为珊瑚失去了虫黄藻的色素而变白。珊瑚白化通常与温度过高有关系，其它因素比如盐度降低、加强或减弱光照、水中有毒物质也会引起白化。