2019-12-04 17:45

灭绝路上的“贝王”:雌雄同体产卵又产精,求生欲很强了

出品公众号:“SELF格致论道讲坛”(ID:SELFtalks),作者:喻子牛,原标题:《这种一辈子不进食的“佛系”生物,正遭遇灭绝的威胁》,封面来自:东方IC


实际上砗磲的养殖应该是将来一个很有前途的产业,因为它不像鱼、虾一样要投喂饲料,它可以像植物利用光合作用那样生存,所以它实际上就像海底的森林一样,利用光来生长,不消耗其他生物和饲料,不产生任何污染,是完全绿色的产业。


大家都比较熟悉陆地上的生物,因为我们人类就生活在陆地。对于海洋生物,大家可能比较陌生。实际上,海洋生物比陆地生物可能有更多的种类,更加丰富多彩。


丰富多彩的热带岛礁海洋生物


从这张珊瑚礁的图片中,大家可以看到一些常见的海洋生物,有鱼类、虾类、海龟、珊瑚、海葵等等,十分丰富多彩的。


砗磲是什么?


我们今天要讲的是海洋贝类,种类也是非常丰富的。从图中可以看到,它们形状各异,有的长得非常“随意”。


种类丰富的海洋贝类


我们今天要讲的是红圈里面的贝类,我们叫它砗磲,从图上看,这个砗磲好像没有什么不起眼的地方,但是如果看下面这个图片,大家可能就有比较深刻的印象了。


巨大的砗磲--美丽的“海中玫瑰”


它给大家的第一印象就是非常漂亮,颜色丰富多彩。第二个就是它的个头大,它的个头不像跟我们常吃的扇贝、贻贝那样小,它是个体比较大的贝类。




这个照片大家看得更清楚一点,它有两个贝壳,中间是肉体组织,有两个孔,一个是出水孔,一个是进水孔,它有什么作用呢?


“喷水”高手


它要吃的海洋里面的食物是从进水孔被水流带进去,食物被留下食用,水从出水孔再流出来。另外,繁殖的时候,出水孔可以用于排放精子或者卵子。


大家有人会问,为什么这个贝类叫砗磲呢?


大家从照片可以看到,它的贝壳很大、很厚,表面有4、5道很深的沟槽,古代人就觉得它很像马车泥泞道路走过留下的车痕(车痕叫车渠),因为它是贝类,贝壳坚如石,所以在车渠两边加上“石”字,就变成为现在所说的这个写法-砗磲。


砗磲名字由来


砗磲很大,从照片大家可以看到,最大的砗磲可以达到1.2、1.3米左右,参照图片就可以看到,砗磲可以长到小孩这么大。砗磲是一类生物,不是一种,是十多种,最大可以长到1.2、1.3米,小的也有十来公分。我们称砗磲为贝王,因为它最大的种类可以长到很大。


世界上最大的双壳贝类


刚才我们说了砗磲的颜色非常鲜艳,很漂亮。有人问为什么它会这么鲜艳这么漂亮?


这是因为除了它本身有一些色素和虫黄藻之外,它的体内还有大量的虹彩细胞,这些虹彩细胞有片层结构,可以对光进行衍射、反射、折射,形成像蝴蝶翅膀、甲壳虫壳、某些漂亮的鱼鳞那样鲜艳的色彩。


为什么砗磲色彩艳丽丰富?


砗磲还有一个特征从表面上看,是看不出来的。这张图显示的就是砗磲和虫黄藻共生的关系,左边是砗磲剖面的图,右边是显微镜下虫黄藻的图象。它是单个的植物细胞。


虫黄藻生活在砗磲体内,它利用砗磲排出的代谢废物和二氧化碳为原料进行光合作用,合成营养物质提供给砗磲。而砗磲则给它提供舒适温暖的玻璃暖房式的“住所”和庇护以及光合作用原料。


与众不同的“光合动物”


所以,它们两者是互惠互利、不离不弃的共生关系。因此,砗磲不像其他的贝类或者生物必须吃东西,它可以一生不摄食,依靠虫黄藻给他提供营养就可以生活。


就像以前我们科幻小说提到的,未来人类可能能够不吃食物,晒晒太阳利用植物光合作用就可以生存,目前人类暂时做不到,但是砗磲早就做到了。


砗磲的价值


砗磲的壳很厚,是碳酸钙晶体成分,它的晶体很硬。但玉化的车砗壳有温润感,可以雕刻做成工艺品,有玉一般半透明温润的质感,可以做成很漂亮的工艺品。因此,受到市场的追捧,这也是砗磲资源破坏、消失比较快和减少比较多的原因。


独特的经济价值


所以在这里我提醒一下大家,虽然它很漂亮,贝壳也可以做贝雕,但是砗磲是国家保护动物,国家法律禁止任何形式的(活的、死的)和砗磲壳及其工艺品买卖和交易。


 水族观赏--漂亮的海中玫瑰


砗磲的颜色很漂亮,所以它的另外一个价值就是用做观赏动物,不管是在水族箱、水族馆和小丑鱼、珊瑚放在一起观赏,还是像某些太平洋岛国利用砗磲在特定水域进行生态旅游,通过浮潜或者是潜水都可以欣赏,这是它很好的观赏价值。


砗磲的生态价值,我们要着重提一提,这也是我们研究的主要目的之一。因为砗磲是珊瑚岛礁的重要生物之一,它有以下几个生态功能:一是它是造礁和护礁的生物之一,是岛礁构成成分。


砗磲的生态价值


我们南海有很多岛礁,就是由这些珊瑚和砗磲的贝壳堆积形成的,起到造礁和护礁的作用。二是它众多散布的大壳可形成一个个小的生态系统,像一个个小鱼礁,很多小鱼、小虾、小蟹和其他小生物都在它的表面周围甚至是砗磲体腔里生活,所以它为其他的生物提供了良好的栖息地、繁育场所。


三是它的数量众多的大壳堆积起来可以抵抗海浪、海流对珊瑚岛礁的侵蚀,保护岛礁的安全。因为很多珊瑚岛礁它是沙质的,长期的海流、海浪冲击,可能把这个岛球逐渐侵蚀、甚至消失。砗磲壳在这里构成珊瑚岛礁的“钢筋”抵抗了海流、海浪的冲击。


四是它体内共生了数千万、数亿的虫黄藻,虫黄藻是初级生产力,就是提供光合作用的一个源头。所以从这四方面看砗磲有很重要的生态功能和价值。


由于砗磲众多的经济价值,社会上以前对砗磲产生了过渡捕捞和利用的情况。也就是说很多珊瑚岛礁的砗磲都被人工盗挖走了。下面左上角的图显示的以前人们盗挖砗磲的一个情况。


 砗磲资源恢复和保护


船舱里的这些贝壳就是砗磲壳。右下的图就是显示了被盗挖过珊瑚和砗磲珊瑚礁区域变成了一片荒芜,这样就危害整个珊瑚礁生态系统。


珊瑚礁生态系统是我们海洋中间相当于热带雨林似的生态系统,对海洋资源和健康生态维护是极为重要的一个系统,这个系统如果受到破坏,对珊瑚礁和其中的生物的子孙后代就会有很大的影响。


所以我们的任务就是对砗磲进行人工繁育,把被破坏的珊瑚岛礁和砗磲区域进行恢复,把砗磲种群和数量恢复起来,重现往日的辉煌。


人工繁育砗磲


砗磲的人工繁育我们以前没有做过,这个任务我知道也是比较难的,但我们把它做起来了。


说起繁殖,砗磲是雌雄同体的生物,就是说它的个体内又有精巢又有卵巢,成熟的个体既可以排放精子也排放卵子,这就产生了问题。首先,我们繁育的时候不知道它什么时候会排卵排精?


主动式资源保护:砗磲的人工繁育


所以我们白天、晚上守在砗磲水槽,有时候我们守了大半夜都没有动静,等我们回去休息了它就产卵和产精,所以我们经常不得不定闹钟半夜去等待它产卵和产精。


另外还有一个问题要解决,它是雌雄同体,如果不分开精子和卵子,一个砗磲自己的精子和卵子受精,就是近亲繁殖,产生的后代就会生活力弱或者死亡,这是我们不愿意看到的。


我们就想了一些办法,一个砗磲排放完精子我们马上要把它搬到另外一个水槽里面,再让它排放卵子,然后让来自不同个体的精卵互相结合,就形成不了近交繁殖,不会产生负面效应。


砗磲的胚胎早期发育


这一张图显示的就是我们在显微镜下观察到砗磲的发育过程,一个受精卵从1个细胞变2、2变4、4变8个细胞,这样细胞数量一直增加,慢慢就形成了可以在水中游泳的砗磲幼体,成体的砗磲不可以动,但是幼体可以在海里游动的。


我们研究过程当中,还有一个问题,就是砗磲的在自然状态是自己凭运气去摄取虫黄藻到体内的,有了虫黄藻就可以继续发育,没有就会死亡。但是我们大规模人工繁殖,如果不能使虫黄藻大规模地、高效地进入幼虫体内或者是进去的比例很少,研究就等于失败。


所以我们要解决一个重大问题就是把虫黄藻高效地植入到砗磲的体内,开始我们也不知道怎么做,后来慢慢观察、研究,想出了一些办法,把虫黄藻收集起来,控制好各种环境参数,然后让它逐渐进入幼虫体内。


但是有时候温度不合适,盐度不对,光照过强都会影响虫黄藻进入了砗磲的效率,甚至不进去,有时候进入了又被“吐”出来了。所以我们就要经过很多的研究,解决各种各样的问题,把最优条件给它,虫黄藻就可以顺利植入或者是进入砗磲体内。


砗磲的虫黄藻系统人工构建


这个照片白箭头和红箭头所指的褐色圆点就是我们植入的虫黄藻;虫黄藻一旦植入成功,它就会1个变2个,2个变4个,开始3、4个,然后几十个、几百个这样繁殖起来,幼虫贝壳很透明,可以看得很清楚,植入是否成功我们通过显微镜可以观察到,所以最后我们通过努力解决这个问题,成功植入虫黄藻到砗磲幼虫体内。


还有一个问题,我们在人工繁育的时候,砗磲有一个变态过程,砗磲幼体是可以游泳的,成体不能游泳,是固定在海底生活的,所以从游泳变成在固定在海底状态,这个形态变化过程我们称之为变态。


砗磲幼虫变态过程


变态过程是贝类最容易发生很大规模死亡、使人工繁殖失败的一个环节。我们想了很多的办法,后来我们发现光线过强可以使它变态效率低或失败,所以我们拉上遮帘网,调控光照,再控制温度,给它适当的盐度,最后经过多方的努力得到比较适宜的条件,使变态提高了。


国际上也做成功了,但变态率是1%左右,就是100万个幼虫只有1万个存活下来,而我们经过努力、优化以后变态率达到30%,比例大大提高,生产力就明显提高。


砗磲繁育的过程当中还有一个问题,砗磲植入虫黄藻过程当中慢慢生长发育长大,但是另外一个问题就来了,在养殖系统玻璃缸水槽里面有很多丝状藻,丝状藻多了会缠绕砗磲的幼贝,时间一长,砗磲幼贝就会死。怎么解决这个问题呢?


开始我们是用人工的方法,用水和刷子来洗刷它,或把幼贝换到另外一个干净的缸,但是这样的效率很低、很费力。后来我们想了一个办法,就是用生物防治的方法,生物界有一物降一物的情况。


砗磲繁育的危害藻类与生物控制


丝状藻也有天敌,我们发现马蹄螺和海兔,这两种东西是吃藻类的,所以我们把适当大小和适当数量的马蹄螺和海兔放到我们培育砗磲幼贝的水槽里面,马蹄螺和海兔就帮我们把丝状藻逐渐清理干净了,这样一方面省力,另外一方面效率很高,使砗磲人工繁育达到很好的效果。


国内首次成功的人工繁育砗磲


经过我们几年的努力,2016年在国内首次成功人工繁育砗磲,国外的一些媒体也做了报道,所以这是我们保护砗磲的一大进步。


国内首次成功的人工繁育砗磲


这个照片显示我们砗磲从小到大,从小到不到1毫米、几毫米的小砗磲到几公分、十公分的大小,色彩从单调变为漂亮多彩的过程。




播放的砗磲视频中,蓝色的是一种砗磲(番红砗磲),灰色和灰黄色是另外一种砗磲,右下角有另外一种蓝绿色的带有荧光的砗磲是无鳞砗磲,有多种砗磲在这里头大家都可以看到。


虽然只有十来公分,但是已经非常漂亮了,已经接近大砗磲的漂亮程度。如果大家要有一个亲身感受,繁育出来的砗磲到底是什么样的?就是这个样子的。


砗磲的人工养殖


所以我们繁殖成功以后,就希望人工养殖起来,养殖更多,就可进行更多的资源恢复、扩大范围。我们希望砗磲能够像其他的养殖动物一样进行广泛的养殖。


 砗磲的人工养殖


实际上砗磲的养殖应该是将来一个很有前途的产业,因为它不像鱼、虾一样要投喂饲料,它可以像植物利用光合作用那样生存,所以它实际上就像海底的森林一样,利用光来生长,不消耗其他生物和饲料,不产生任何污染,是完全绿色的产业。


有了人工繁育的砗磲,我们就进行放流增殖,实际上就是放到原来它们生活的岛礁,让它们自我生长、繁衍后代、种群兴旺起来。



岛礁海域砗磲的人工放养


这就是我们到海底、海岛放流增殖的照片,我们坐着船,带着我们的砗磲一直到现场进行人工放养;这需要我们潜水进行人工水下作业,下去把我们的砗磲安放在合适的地方,还要对它们进行检查和呵护,直到砗磲健康的成长。



岛礁海域砗磲的人工水下作业


这是我们的愿景,我们希望将来,南海未来的珊瑚岛礁就是这样的,大家下到、潜到海里,可以看到、欣赏到五彩斑斓漂亮的砗磲。


愿景:南海未来的珊瑚礁模样


由于砗磲漂亮,所以我们希望不仅仅能够资源恢复,而且也发展出一个新的产业,就是砗磲生态旅游。


愿景:未来的南海岛礁生态旅游


大家可以通过浮潜或潜水去看,欣赏珊瑚和看到漂亮的砗磲。


最后,我希望大家一起来保护海洋,守护海洋生物,让我们的海洋生物更加丰富多彩,更加繁衍、兴旺。


本文出品自“SELF格致论道讲坛”公众号(SELFtalks)

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