多孔鹿角珊瑚（Acropora millepora）
遠在距離阿拉貢堡半個地球之外的地方，獨樹島坐落於大堡礁的最南端，距離澳大利亞海岸有80公里遠。我到那兒的時候，本以為會看到白色的沙灘上佇立著一棵孤獨的棕櫚樹。我也知道這想法太漫畫了，但還是驚奇地發現島上別說一棵樹，甚至連沙灘都沒有。整座島是由無數的碎珊瑚礫形成的，小的如同彈珠，大的如同鵝卵石。這些碎礫的形狀多達幾十種，就如同它們作為珊瑚活著時一樣五花八門。有些是短粗的手指形，有些則是像大燭台一樣的分支形。還有一些很像是鹿角，或者餐盤，或者大腦局部。據信，獨樹島是在大約4000年前一場極其猛烈的風暴中形成的。（正如一位曾經研究過這裡的地質學家告訴我的：「當那場風暴發生時，你肯定不希望自己正好在那裡。」）這座島目前仍在改變著形狀。2009年3月，一場經過此地的風暴——強熱帶氣旋哈米什（Cyclone Hamish）——沿著這座島的東岸添加了一道脊。
獨樹島可以稱得上是無人島，除了一個由悉尼大學運行的科考站外，沒有其他居民。我是從20公里外另一座稍大的島出發前往獨樹島的，跟別人的行程一樣。（那座島叫作蒼鷺島，同樣名不副實，因為島上一隻蒼鷺也沒有。）當我們在獨樹島靠岸的時候——只是把船停在岸邊而已，因為這座島根本沒有碼頭——有一隻蠵龜正拖著笨重的身軀費力地爬上岸來。這只海龜長近1.2米，龜殼有著巨大的邊條，上面覆滿了籐壺，看起來很有年代感。消息在一個近乎無人的島上迅速傳播。很快，獨樹島上的全部人群——12個人，包括我在內——都出來看這只海龜了。海龜通常是夜間在沙灘上產蛋，而此時是正午時分，還是在如此崎嶇不平的珊瑚礫上。這只海龜試圖用它的後鰭挖一個坑。費了很大的勁之後，她只弄出一道淺槽來，一個鰭已經在流血了。她又努力向著海岸更高處挪了挪，再次奮力挖坑，卻只得到了差不多一樣的結果。一個半小時之後，當我必須要去科考站的負責人那裡聽安全講座時，她還在努力著。這裡的負責人叫羅素·格拉漢姆（Russell Graham），他警告我在落潮的時候千萬不要去游泳，否則就會發現自己已經「被衝到斐濟去了」。（這句話我在島上停留期間重複聽了很多次，不過對於這裡的海流方向究竟是去往斐濟還是遠離斐濟，大家仍舊持有不同意見。）除此之外還有其他一些忠告：被帶有藍環的章魚咬一口會致命；而被石頭魚叮一下則不會死，只不過會很疼，疼到你希望還不如死了算了。記住所有這些警告之後，我又折回岸邊去看那只海龜怎麼樣了。顯然，她已經放棄並游回了大海裡。
獨樹島科考站是個極其精簡的機構。包括兩個臨時的實驗室，兩間小木屋，以及一個室外堆肥式廁所。木屋就直接建在珊瑚礫上，大部分沒有地板。所以當你在室內時，也感覺像是在室外。來自全世界的一隊又一隊科學家們會預約前來這個科考站工作，一待就是幾周或幾個月。不知從什麼時候起，有人決定要在木屋的牆上留下到此一遊的記錄，而後來的每一隊科學家也都響應了這種做法。其中一行用記號筆寫著：「2004年到達核心。」還有別的。
蟹團隊：鉗子的用途——2005年
珊瑚的性愛——2008年
螢光團隊——2009年
我到獨樹島的時候，科考站住著一支美國-以色列聯合考察隊，他們已經是第二次來這個島了。第一次來的時候在牆上寫下的是「珊瑚上的落酸」，旁邊還配了一幅畫：一個注射器正在地球上方滴下血一樣的東西。這隊科學家在牆上留下的最新信息與他們的研究地點有關，是一片被稱為DK-13的珊瑚。DK-13位於大堡礁上，遠離這個科考站，從聯絡不便的角度來看，跟遠在月亮上也沒什麼差別。
他們這次在牆上寫的是：「DK-13：沒人聽得見你的吶喊。」
最早發現大堡礁的歐洲人是詹姆斯·庫克船長。1770年春天，庫克正沿著澳大利亞東岸航行時，他的船「奮進」號衝進了一片珊瑚礁中，地點位於今天的庫克鎮東南約50公里處。當然，這個小鎮的名字並不是個巧合。為了脫困，船上所有可以拋棄的東西，包括加農炮，都被扔下了甲板，已經漏水的「奮進」號這才勉強設法靠岸。在接下來的兩個月裡，船員們都在忙著修補船身。庫克為此感到心煩意亂，將帶來麻煩的珊瑚礁形容為「從深不可測的海洋中幾乎垂直升起的一道珊瑚巖牆」。[1]他知道珊瑚礁的來源與生物有關，是「由動物在海中造就的」。但他接下來的問題是：它怎麼能夠「向上堆出如此的高度」？[2]
60年後，當萊爾坐下來撰寫他的《地質學原理》時，珊瑚礁是如何升高的仍然是個有待研究的問題。儘管萊爾從未見過真正的珊瑚礁，但卻對它們很著迷，並在第二卷中花了一些篇幅來推測它們的起源。萊爾的理論是：珊瑚礁是從已經消失的海底火山的火山口上生長起來的。他多多少少借用了一位俄國博物學家約翰·弗雷德裡希·馮·埃施朔爾茨（Johann Friedrich von Eschscholtz）的全套理論。[3]（在比基尼環礁被稱為比基尼環礁之前，人們叫它埃施朔爾茨環礁，只不過少了點迷人的味道。）
輪到達爾文來為珊瑚礁建立一套理論時，他的優勢是曾經親眼得見。1835年11月，「小獵犬」號系泊在塔希提島。達爾文爬到島上的一處制高點，得以眺望鄰近的莫雷阿島。他後來評論道：莫雷阿島被珊瑚礁環繞著，就像是一幅裱好的蝕刻版畫被一圈襯板環繞在中間。
「很高興我們去了這些島嶼。」達爾文在他的日記中寫道，因為珊瑚礁是「世界上最精彩的事物之一」。俯瞰著莫雷阿島及其周圍的珊瑚礁，達爾文在腦海中想像著時間流逝；如果這個島沉下去的話，莫雷阿珊瑚礁就會成為一處環礁。當達爾文回到倫敦與萊爾分享他的下沉理論時，萊爾雖然表示這個理論令人印象深刻，但也預見到這種理論可能面臨的阻力。他警告說：「直到你老得像我一樣謝頂之前，都不要自以為別人會相信你的理論。」
達爾文於1842年出版了《珊瑚礁的結構與分佈》來闡述他的理論。但事實上，關於這套理論的爭論一直持續到20世紀50年代美國海軍準備要把馬紹爾群島中的一些島嶼轟掉的時候。為了準備氫彈試驗，海軍在一處稱為埃內韋塔克（Enewetak）的環礁上鑽探了一系列柱樣。正如一位達爾文的傳記作者所寫的：這些鑽探柱樣證明達爾文的理論至少大體上是「驚人地正確」。[4]
同樣依舊成立的是達爾文對於珊瑚礁的描述——「世界上最精彩的事物之一」。事實上，對於珊瑚礁瞭解得越多，它們就顯得越發不可思議。珊瑚礁是有機的矛盾體——這麼一座可以撞毀船隻的無情堡壘卻是由微小的膠狀生物構建而成。它們既是動物，又是植物，還是礦物，既充滿了豐富多彩的生命形式，同時又主要由死亡的軀體組成。
與海膽、海星、蛤、牡蠣和籐壺一樣，造礁珊瑚也掌握了鈣化的煉金術。與其他鈣化者的不同之處在於，珊瑚蟲並非獨自工作，生成外殼或是方解石板，而是從事著大型的社會化建築項目，持續長達多代的時間。每個珊瑚蟲的個體都要在其種群的集體外骨骼上添磚加瓦。在一個珊瑚礁上，數以億計的珊瑚蟲從屬於多達100個不同的物種，卻都獻身於同一個基本任務。只要有足夠長的時間（以及合適的條件），其成果就是另一個矛盾體：一個活的建築。大堡礁斷斷續續地綿延了2600公里，在某些區域厚達150米。在大堡礁面前，吉薩金字塔不過是小孩子的積木而已。
珊瑚以這種歷經無數代的巨型建築工程的方式改變著世界，或許可以與人類所做的事情進行對比。不過兩者有個關鍵的差異：人類替換掉了別的生物，而珊瑚支持著別的生物。數以千計甚至可能是百萬計的不同物種演化成為依賴珊瑚礁而生存的生物。它們可能直接在這裡獲取食物或尋求庇護所，也可能以那些尋求食物和庇護所的生物為食。這種共同演化的冒險旅程已經持續進行了許多個地質時期。不過研究人員現在相信，這種情況不會持續到人類世結束。三位英國科學家近期表示：「珊瑚礁很可能將成為現代第一個在生態學意義上滅絕的主要生態系統。」[5]有些人認為大堡礁可以堅持到這個世紀末，而另一些人則認為甚至堅持不了那麼久。獨樹島科考站的前任負責人歐夫·霍格-古爾德貝格在《自然》發表的一篇論文中預測：如果當前的形勢持續下去的話，那麼到了2050年左右，來到大堡礁的遊客就只能看到「正在迅速侵蝕掉的珊瑚礫海岸」了。[6]
我的獨樹島之行完全是個意外。我原本只是計劃待在蒼鷺島上，那裡有個大得多的科考站，以及一個相當上檔次的度假村。在蒼鷺島上，我本該要去觀看一年一度的珊瑚蟲排卵，以及一項在海洋酸化方面的開創性實驗——我在好幾通網絡視頻通話中都曾聽人提起過這個實驗。昆士蘭大學的研究人員當時正在建造一個複雜的樹脂玻璃中型實驗生態系統，令他們能夠操縱一塊珊瑚礁區域中的二氧化碳水平，甚至還能夠讓生活在珊瑚礁中的各種生物自由進出。通過改變生態系統中的pH值，檢測珊瑚所受的影響，他們就能夠對於珊瑚礁的整體命運給出科學的預測。我到蒼鷺島的時候趕上了觀看珊瑚蟲排卵，後來又看了幾次。但是那個實驗的進度遠遠落後於計劃，實驗生態系統還沒有搭建完成。那裡看不到什麼未來的珊瑚礁，能看到的只是一群焦急的研究生，整天在實驗室裡躬著身子焊接鋼鐵。
我正琢磨著接下來該幹什麼的時候，聽說了獨樹島上開展的另一項關於珊瑚以及海洋酸化的實驗。從大堡礁的尺度上來看，獨樹島對於蒼鷺島就像是出門拐個彎一樣近。由於沒有去往獨樹島的定期交通工具，我等了三天才設法搭上了一條去那裡的船。
獨樹島上的團隊領導人是一位名叫肯·卡爾代拉（Ken Caldeira）的氣象學家。卡爾代拉來自斯坦福大學，因為發明了「海洋酸化」這一說法而享譽學術界。他是在20世紀90年代末期開始對這個領域產生興趣的，當時他正在美國能源部的僱傭之下開展一個研究項目。能源部希望知道，如果把工業大型煙囪中的二氧化碳分離出來並注入深海會造成什麼樣的後果。在那個時候，幾乎還沒有對於向海洋進行碳排放的模型研究。於是，卡爾代拉開始著手計算深海注入將如何改變海洋的pH值，然後將計算結果與當前向大氣中排放的二氧化碳被海洋表層吸收之後的情況進行比較。2003年，他將研究結果投稿給《自然》。期刊編輯建議他去掉關於深海注入的討論，因為關於正常大氣排放的計算結論就已經相當驚人了。就這樣，卡爾代拉只發表了他原本論文手稿中的第一部分。[7]這個部分本來的小標題是「未來幾個世紀的海洋酸化程度可能會超出過去3億年的程度」。
當我到達獨樹島幾個小時之後，卡爾代拉告訴我：「如果地球『照常營業』的話，到這個世紀中葉，情況就會很糟糕了。」談話時，我們坐在一張破舊的野餐桌旁，眺望著那片藍到令人心醉的珊瑚海。這座島上量大而喧鬧的燕鷗群一直在我們的耳邊鳴叫。卡爾代拉頓了頓，說：「我是說，現在情況已經夠糟糕了。」
卡爾代拉正值55歲上下，棕色的頭髮下面是一張孩子氣的笑臉。他每每說到句末，聲調都會不自覺地提高上去，所以似乎總是在向你提問題，即便他並沒有這個意思。在從事科學研究之前，他是華爾街的一位軟件開發人員。他的客戶之一就是紐約證券交易所，他為他們開發了一個可以偵測內幕交易的軟件。這個程序達到了設計目的，但過了一段時間之後，卡爾代拉開始感覺到紐約證交所對於抓住內幕交易者並無興趣。於是，他決定換個工作。
大多數氣象學家致力於研究大氣系統的某個特定方面。卡爾代拉則與他們不同，任何時候手上都有四五個毫不相干的項目。在對於大自然的模擬計算中，他尤其喜歡那種引發爭議或出人意料的項目，比如他曾經計算出，如果把全世界的森林都砍掉換成草地的話，能讓地球的溫度稍稍下降。這是因為草地比森林的顏色稍淺，能少吸收一些陽光。他的另一些計算結果還包括：如果植物和動物要追上目前溫度改變的速度，它們就得每天向極地遷移9米；燃燒化石燃料所釋放的一個二氧化碳分子，在其處於大氣之中的全部時間週期內，所捕獲的熱量是當初釋放它時燃燒所得熱量的10萬倍。
在獨樹島，卡爾代拉和團隊成員們的生活安排都要跟著海潮走。在全天第一次低潮來臨的一個小時之前以及一個小時之後，必須要有人去DK-13區域採集海水樣本。這個海區的名字來源於最初在這裡進行研究的澳大利亞科學家唐納德·金西（Donald Kinsey），他用自己的名字縮寫對海區進行了標記。大約過了12個小時之後，這一過程又要重複一遍，然後週而復始，從一次低潮到另一次低潮。實驗的技術含量很低，不是什麼高科技。實驗的目的是要測量海水的各種性質，並與金西在20世紀70年代的測量數據進行比較，試圖從中找出珊瑚礁的鈣化速率在受到影響的這幾十年間是如何變化的。白天，去DK-13只需要一個人就行。天黑以後，考慮到「沒人聽得見你的吶喊」這個事實，他們規定必須要兩個人結伴前往。
我在獨樹島的第一晚，低潮出現在20：53。卡爾代拉負責低潮後的那趟任務，而我自告奮勇與他同去。差不多九點時，我們把五六個樣品瓶、兩支手電以及一部手持GPS收拾好，就上路了。
從科考站到DK-13大約要走1.6公里。具體的路線已經有人輸入到GPS裡，要先繞過島南端，再穿過一大片光滑平整的珊瑚礫——戲稱「海藻高速」。從那裡向外，就一路延伸到珊瑚礁本體。
珊瑚蟲喜光，但又不能長期暴露在空氣中，所以它們總是要盡量往高處生長，直到低潮時的海平面為止，然後再向側面擴張。這會造就一片基本平坦的珊瑚礁，就像是一張張桌子，彼此的間距能讓一名小學生直接跳過去。獨樹島這裡的珊瑚礁表面是棕色的，雖然平坦，但卻脆弱。科考站的人稱之為「酥餅皮」。人踩在上面，腳下會發出令人不安的碎裂聲。卡爾代拉警告我說，如果我掉到珊瑚礁之間的縫隙裡，對珊瑚礁和我的小腿都不是件好事。我想起了另一句在科考站牆上看到的話：「別相信酥餅皮。」
夜色氤氳，但在手電光柱不及之處，漆黑如墨。即便是在這樣的黑暗之中，珊瑚礁無比的生命力仍然有跡可尋。我們經過了幾隻蠵龜，它們在低潮中探出頭來等待著什麼，一臉無聊的表情。我們還遇到了亮藍色的海星，困在淺水中的豹紋鯊，還有幾隻顏色紅潤的章魚努力想要融入周圍的珊瑚礁中。每走一兩米，我們都不得不跨過一隻巨大的蛤，它們似乎正在用那顏色鮮艷的貝殼邊緣斜睥著我們。（這些巨蛤的殼上覆蓋著五顏六色的共生藻類。）在一塊塊珊瑚中間的沙帶上，塞滿了海參（sea cucumber），這種動物雖然叫這個名字，最近的親戚卻是海膽。在大堡礁這裡，海參的尺寸都不像是黃瓜，而是像個長筒形的抱枕。出於好奇心，我決定撿一隻來看看。這傢伙有半米多長，通體漆黑，摸起來感覺就像是覆蓋著一層黏液的天鵝絨。
我們拐錯了幾個彎，卡爾代拉幾次要用防水相機拍攝章魚，又耽擱幾回，最後我們總算到了DK-13。這個地點除了用根繩子錨定在珊瑚礁上的一個黃色浮標和一些傳感設備之外，別無他物。我回頭望向我認為是獨樹島的方向，卻看不見島，甚至連任何像陸地的東西都看不到。我們用海水漂洗了樣品瓶，灌滿了海水，然後開始往回走。天徹底黑了，星星則亮極了，像是從夜空上穿透而出一樣。有那麼一瞬間，我覺得自己理解了像庫克船長這樣的探險家來到這樣一處所在時的感受——那是彼時已知世界的邊緣。
珊瑚礁生長的地域廣大，就像是纏在地球肚皮上的一條腰帶，分佈在北緯30°到南緯30°之間。僅次於大堡礁的世界第二大珊瑚礁位於伯利茲的海岸之外。在太平洋的熱帶海域、印度洋、紅海以及加勒比海的許多水域中，都有著茂盛的珊瑚礁。然而相當奇怪的是，關於二氧化碳毀滅珊瑚礁的第一個證據卻出自美國內陸的亞利桑那州，那個完全封閉、自給自足的世界，人稱生物球2號。
生物球2號是一個佔地面積1.2萬平方米的玻璃結構建築，看起來就像是古代蘇美爾人建造的金字形神塔。它由一個私人組織建於20世紀80年代末期，資金主要來自億萬富豪愛德華·巴斯（Edward Bass）。它的建造目的是研究地球（也就是生命球1號）上的生態系統如何能在火星這樣的地方重建。這棟建築包括一個「雨林區」，一個「沙漠區」，一個「農耕區」以及一個人造的「海洋區」。第一隊生物球居民包括四個男人和四個女人，封閉在其中生活了兩年時間。他們要自己種植所需的食物，更為苛刻的是，他們還只能呼吸系統內部循環的空氣。然而，這項研究普遍被認為是失敗的。生物球居民在大部分時間裡都處於飢餓狀態，更糟糕的是，他們對於系統內的大氣狀態失去了控制。在此類「生態系統實驗」中，消耗氧氣產生二氧化碳的腐爛分解作用本應與效果相反的光合作用相互平衡。然而，實際上總是腐爛分解作用佔了上風，原因主要與「農耕區」引入的肥沃的土壤有關。結果系統內的氧氣含量顯著下降，導致生物球的居民們產生了類似於高原反應的症狀。相反的，二氧化碳的含量卻猛增，最終達到了0.3%的濃度，相當於外界水平的8倍。
生物球2號於1995年正式宣告崩潰，哥倫比亞大學接手了該建築的管理工作。此時，大小相當於奧運標準泳池的「海洋區」中已是一片狼藉：引入的魚類大多已經死亡，珊瑚則是苟延殘喘。一位名叫克裡斯·蘭登（Chris Langdon）的海洋生物學家接受了一項任務，對這個大水池的情況進行調查，看看能否從中汲取一些經驗教訓。第一步就是調整池水的化學環境。毫不奇怪，空氣中高水平的二氧化碳造成「海洋」pH值的下降。蘭登試圖挽救這種情況，卻發現怪事頻發。他越來越著迷於這項工作，想要搞清楚問題背後的原因所在。過了一陣子，蘭登乾脆賣掉了他在紐約的房子，搬到了亞利桑那州，以便將全部時間投入到「海洋區」的實驗中。
雖然海洋酸化的效果總體上被表達成是pH值的下降，但其實還有另一種方式來看待這件事，可能與前一種同樣重要，甚至對於許多生物來說還要更為重要。這種表達方式稍嫌麻煩，它基於海水的一項特性，被稱為「碳酸鈣的飽和度」，或是「霰石的飽和度」。（依據晶體結構的不同，碳酸鈣可分為兩種不同的形式。霰石是珊瑚構造的形式，也是較穩定的一種。）該飽和度由一個複雜的化學方程來決定，本質上取決於溶液中的鈣離子和碳酸根離子濃度。當二氧化碳溶於水中時，形成了碳酸（H2CO3），它能夠有效地「吃掉」碳酸根離子，從而降低飽和度。
當蘭登來到生物球2號時，海洋生物學家中的主流觀點認為：只要飽和度大於1，珊瑚就不會在乎其取值具體是多少。當飽和度小於1時，水處於「碳酸鈣不飽和」狀態，碳酸鈣就會溶解。然而，朗頓所看到的情況令他相信：珊瑚的確會在乎飽和度具體是多少，而且實際上也非常非常在乎。為了檢驗他的假說，蘭登使用了一種直接的實驗方式，儘管可能比較費時間。令「海洋區」中的條件不斷改變，又將小的珊瑚群落貼附在小塊磚片上沉入水底，並定期提出水面進行稱重。如果這個珊瑚群落不斷增加重量，那麼就表明它在酸化的環境中仍在通過鈣化不斷成長。這個實驗花了三年多的時間才完成，得到了上千組測量數據。結果揭示了珊瑚的生長速率與水中的飽和度基本上呈線性關係。珊瑚在霰石飽和度達到5時生長得最快，4時稍慢，3時更慢。當飽和度達到2時，它們基本上就不再進行建造工作了，就像是絕望的建築工人舉手投降，放棄了一項高難度的工程。在人工建造的生物球2號中，這一發現的意義很有趣。而在真實世界即生物球1號中，這項研究成果卻更為令人不安。
早在工業革命開始前，全世界的主要珊瑚礁都處於霰石飽和度在4~5之間的海水中。今天，地球上幾乎已經沒有哪裡的飽和度能達到4了。如果當前的排放趨勢繼續保持下去的話，到了2060年，沒有任何區域的飽和度能達到3.5以上。到了2100年，沒有哪片海洋可以達到3。隨著飽和度的下降，鈣化所需要的能量提高了，而鈣化的速率也就下降了。最終有一天，飽和度或許會下降到太低的程度，以至於珊瑚全部停止鈣化。不過，在此之前，它們就已經陷入麻煩了。這是因為，在真實世界中，珊瑚礁會不斷被魚類、海膽以及挖洞的蟲子吃掉。它們還要遭受海浪和風暴的侵蝕作用，就像那塊製造了獨樹島的珊瑚礁一樣。因此，僅僅為了維持現狀，珊瑚礁也要不斷生長才行。
「就像是長了蟲的樹。」蘭登曾經告訴我，「要長得相當快才能保持平衡。」
蘭登在2000年發表了他的研究成果。當時許多海洋生物學家對此仍抱著懷疑的態度，很大一部分原因是他的研究與那個名聲不怎麼好的生物球計劃有關。蘭登又花了兩年時間在更嚴格的對照條件下重複他的實驗。結論是一樣的。與此同時，其他一些研究者啟動了他們自己的研究。這些工作同樣證明了蘭登的發現：建造珊瑚礁的珊瑚對於飽和度是很敏感的。這一點如今已經在幾十項實驗室研究以及實際的珊瑚礁研究中得到了證實。幾年前，蘭登和一些同事們在巴布亞新幾內亞進行了一項實驗，研究一片位於一個海底火山洞口系統附近的珊瑚礁。這項實驗以霍爾-斯賓塞在阿拉貢堡的研究為模型，同樣以火山洞口系統為酸化的天然源頭。[8]隨著水中飽和度的下降，珊瑚的多樣性驟然下降。珊瑚藻的減少甚至還要更劇烈。這是一個令人不安的現象，因為珊瑚藻有點像是珊瑚礁的黏合劑，能把整個結構黏合起來。與此同時，海草長得十分繁茂。
「珊瑚存世的時間竟然是有期限的——這樣荒謬的想法在十幾年前連我自己都不會相信。」澳大利亞海洋科學研究所的前首席科學家韋龍曾經寫道，「然而今天的我卻不得不面對這樣一個現實：當我把生命中最富科學創造力的全部年華都獻給了無限精彩的水下世界之後，最終卻不得不相信，我孩子的孩子們將無法欣賞到它們的存在了。」[9]一個澳大利亞團隊的研究人員最近的一項研究發現，覆蓋在大堡礁上的珊瑚在過去30年間已經減少了50%。[10]
在前來獨樹島之前不久，卡爾代拉和他團隊中的部分成員一起發表了一篇論文，同時基於計算模型和野外收集的數據評估了珊瑚的未來。這篇論文的結論是，如果當前的排放趨勢繼續下去的話，在接下來的50年左右，「所有珊瑚礁將全部停止生長，並開始溶解」。[11]
在珊瑚礁標本採集活動之餘，獨樹島上的科學家們經常去潛水。他們最喜歡去的一個地點離岸邊大約不到一公里遠，在DK-13相反的一側。要去那兒，先得跟格拉漢姆軟磨硬泡，讓這位科考站管理員拿出那條小船來。這事兒他是心不甘情不願，滿腹牢騷。
這些科學家中有的人在世界各處潛過水，包括菲律賓、印度尼西亞、加勒比以及南太平洋。他們告訴我，在獨樹島潛水要多好有多好。我發現這種說法很容易令人信服。我第一次在這裡跳下船，看著身下繽紛多彩的生命時，那種感覺是不真實的，彷彿是游進了雅克·庫斯托（Jacques Cousteau）[12]的海底世界。一群群大魚追逐著一群群小魚，大魚身後又有鯊魚虎視眈眈。巨大的鰩魚滑翔而過，前面是一群像浴缸一樣大小的海龜。我試著想要記住我所看到的每一種動物，但卻像要記住一個夢一樣困難。每次去潛水之後，我都要花上幾個小時在一本大部頭的《大堡礁及珊瑚海的魚類》中搜尋。我覺得自己應該是看到了的魚類中包括：虎鯊、檸檬鯊、黑尾真鯊、單角鼻魚、粒突箱魨、斑點箱魨、雙色天使魚、大堡礁雙鋸魚、大堡礁光鰓魚、高翅鸚嘴魚、長吻鸚哥魚、單色胡椒鯛、四斑鯡魚、黃鰭金槍魚、鯕鰍、詐跳巖鳚、紅海帆翅吊、大甕籃子魚、鈍頭錦魚以及裂唇魚。
珊瑚礁常常被拿來和雨林做比較。就生命形式的多樣性而言，這樣的比較是恰當的。隨便選一類生活在這裡的生物，其物種數量都是極其驚人的。一位澳大利亞研究者曾經打開一塊排球大小的珊瑚礁，結果發現其中生活著1400只多毛綱的蟲子，從屬於103個不同的物種。近期，美國有研究人員打開了大堡礁的幾塊珊瑚礁尋找甲殼綱動物。在取自蒼鷺島附近1平方米面積的珊瑚礁中，他們發現了超過100個物種的甲殼綱動物[13]。而在大堡礁北部尖端取得的一塊差不多大小的珊瑚礁中，他們找到了超過120個物種的甲殼綱動物。據估計，至少有50萬種生物在珊瑚礁中度過了自己的整個一生或部分生命，而這個數字甚至很可能高達900萬。
考慮到熱帶海洋的條件，這種多樣性就更加不可思議了。熱帶的水體趨向於缺乏營養物質，比如氮和磷，它們對於大多數生命形式都是至關重要的物質。這種匱乏肯定與海水立體分層中所謂的熱力結構有關，後者也是熱帶海水總是如此清澈見底的原因所在。其結果就是，熱帶地區的海水是很貧瘠的，相當於水的沙漠。所以，珊瑚礁不僅僅是水下的雨林，更是海洋撒哈拉中的綠洲。第一個對這種不協調性感到困惑不解的人是達爾文，因此這個問題也被稱為「達爾文悖論」。達爾文悖論至今也沒有得到徹底解決，但是解決這個謎題的鑰匙似乎就在於循環利用。珊瑚礁，或者說是珊瑚礁的生物群，發展出了一個極為精彩高效的系統，通過它能把營養物質從一個層級傳送到另一個層級，就像是在一個巨大的集市中一樣。珊瑚是這個複雜交換體系中的主要成員，同時它也提供了一個平台，令這種交易成為可能。沒有它們，就會有更多的水沙漠。
「珊瑚建造了這個生態系統的結構。」卡爾代拉告訴我，「所以，非常確定的一點是，如果珊瑚消失了，整個生態系統都會隨之一起消失。」
傑克·西爾弗曼（Jack Silverman）是團隊中的一位以色列科學家，他是這樣向我解釋的：「如果你連建築都沒有，那房客該去哪兒？」
在地球的歷史上，像珊瑚礁一樣的生物礁曾經幾度出現又幾度消失。它們的殘骸赫然出現在各種不可能的地點。例如說，來自三疊紀的生物礁遺跡現在卻高踞在海拔幾千米處的阿爾卑斯山脈上。在位於西得克薩斯的瓜達洛普山上殘留著來自二疊紀的生物礁遺跡，它們是在大約800萬年前的一次構造擠壓中被抬高的。而來自志留紀的生物礁則可以在北格陵蘭島找到。
所有這些遠古生物礁都是由石灰岩組成的，但建築它們的生物卻大不相同。白堊紀建造生物礁的生物中，有巨大的雙殼類生物厚殼蛤。在志留紀，生物礁的建造者包括像海綿一樣的生物層孔蟲。在泥盆紀，生物礁是由長得像角一樣的四射珊瑚以及長得像蜂巢一樣的床板珊瑚共同建造的。四射珊瑚和床板珊瑚與今天生活的石珊瑚之間只有很遠的親緣關係，並且都在二疊紀末期的大滅絕事件中消失了。這次大滅絕在地質學記錄中的表現之一就是「生物礁斷層」——在一段大致相當於1000萬年的時間內，生物礁徹底消失了。在泥盆紀晚期和三疊紀晚期的大滅絕中也都出現了生物礁斷層，而每一次出現這種情況，都要花上幾百萬年的時間才能讓生物礁結構重新恢復。以上這些事件之間的相關性給了一些科學家以啟示，令他們提出了這樣的觀點：珊瑚礁建築作為一個整體，肯定是對於環境改變特別敏感脆弱的。不過這又是另一個悖論，因為生物礁同時也是這個地球上最為古老的生態體系之一。
當然，海洋酸化並不是珊瑚礁所面臨的唯一威脅。實際上，在地球的某些海域，珊瑚礁或許都堅持不到讓海洋酸化來結束它們的生命。危險因素的列表中包括但不僅限於：過度捕撈，促進了藻類的生長，與珊瑚形成了競爭；農業地表流出物，同樣促進了藻類的生長；去雨林化，加強了淤積作用，降低了水體的清澈度；炸藥捕魚，其潛在的破壞力似乎已經無須多做解釋了。所有這些壓力都令珊瑚對病原體更加易感。白帶病是一種細菌感染，恰如其名，會在珊瑚礁上產生一條白色的死亡地帶。這種病主要出現在兩個物種的加勒比海珊瑚上，分別是麋角珊瑚（Acropora palmata）和小鹿角珊瑚（Acropora cervicornis），它們直到不久之前仍是該地區的主要珊瑚礁構建者。這種疾病的肆虐速度是如此之快，這兩種珊瑚如今都已被國際自然保護聯盟列為「極危」物種。與此同時，加勒比海的珊瑚覆蓋率已經在近幾十年中下降了近80%。
這張危害列表上的最後一項，或許也是最嚴重的一項，就是氣候變化——海洋酸化的邪惡兄弟。
熱帶珊瑚礁需要溫暖的天氣，但如果水溫太高也會帶來麻煩。其中的原因與造礁珊瑚的雙重生活有關。每隻珊瑚蟲個體都是動物，但同時又是另一種在顯微鏡下才能看到的植物的宿主。這種植物稱為蟲黃藻，能夠通過光合作用生產碳水化合物，而珊瑚蟲能夠收穫這些碳水化合物，就像農民收穫莊稼一樣。一旦水溫升高到某個溫度值（這個值隨具體地點和具體物種的不同而不同），珊瑚與其房客之間的共生關係就會被打破。蟲黃藻開始生產氧自由基，濃度達到了危險的程度。珊瑚蟲對此的應對方法就是把蟲黃藻排出體外，這無疑是個孤注一擲而又自我毀滅的舉措。蟲黃藻其實才是珊瑚五彩繽紛的源頭，沒有了它們，珊瑚看起來就變成了白色的。這種現象也因此稱為「珊瑚漂白」。漂白的珊瑚群落不再生長，如果破壞更嚴重的話，甚至會死去。在1998年、2005年和2010年分別發生了嚴重的漂白事件。隨著全球變暖，這類事件發生的頻率和強度估計會不斷提高。2008年發表在《科學》上的一項研究涉及了超過800種建造珊瑚礁的珊瑚物種，研究者發現其中三分之一處於滅絕的危險之中，而且主要是由於海洋溫度的上升。這讓石珊瑚成為這顆星球上最危急的生物種類之一。對此，這篇論文指出：珊瑚當中被列為受威脅物種的比例超出了「除了兩棲動物之外的任何一種陸生動物」。[14]
島嶼是微縮的世界，或者用作家大衛·奎曼（David Quammen）的話來說，「幾乎是大自然全部複雜性的漫畫」。從這個角度來講，獨樹島是漫畫的漫畫。這個地方整體不足200米長、150米寬，卻有數百位科學家曾經在此工作，並且大多是被它的無比小巧吸引而來的。20世紀70年代，三位澳大利亞的科學家著手對島上的全部生物進行了普查。三年中天氣較好的時候，他們都住在島上的帳篷裡，對所能找到的每一株植物和每一隻動物進行分類，這之中包括了：樹（3個物種）、草（4個物種）、鳥類（29個物種）、蒼蠅（90個物種）以及螨蟲（102個物種）。他們發現這個島上沒有常住的哺乳動物，除非你把科學家們也計算在內。另外，這裡曾經有人帶來一隻豬，一直關在籠子裡，後來被做成了燒烤。從這項研究中總結出來的論著長達400頁，並以一首詩作為開篇，描寫了小小珊瑚島的魅力：
一座小島正在沉睡，
環繞四周的
是蓄勢待發的碧藍海水。
在浪濤拍打之下守衛珍寶的
是那一圈珊瑚的壁壘。[15]
留在獨樹島上的最後一天，沒有任何潛水安排，於是我決定徒步橫穿這座島。這算是一項大約需要15分鐘的體育鍛煉。沒走多遠，我就遇到了科考站的管理員格拉漢姆。這個四肢瘦長的男人長著湛藍色的眼睛、薑黃色的頭髮以及海象式的鬍子。在我看來，格拉漢姆的樣子就像是曾經當過一名成功的海盜一樣。我們兩個人於是結伴而行，邊走邊聊。一路上，格拉漢姆一直在撿拾著被海浪沖上獨樹島的塑料碎片：有一個瓶蓋；一小塊隔離襯墊，很可能來自某艘船的門上；一段PVC管。他有很多這樣的漂浮垃圾，放在一個金屬籠子裡做展示。他告訴我，這個展覽的目的在於向來訪者們證明「我們這個物種正在幹什麼」。
格拉漢姆提出帶我去看看這個科考站到底是如何正常運作的，於是我們穿過小木屋和實驗室，朝著島中央走去。此時正是繁殖季節，我們走過的每一處地方都有海鳥昂首闊步地轉來轉去，並發出尖叫聲：褐翅燕鷗的背部是黑色的，胸部則是白色的；小鳳頭燕鷗身體是灰色的，頭部是黑白兩色的；黑燕鷗則在頭上有一片白色。我明白了為什麼人類曾經可以如此輕鬆地殺死築巢的海鳥，因為這些燕鷗完全不怕人，擠在腳下十分礙事，你要很費力才能避免踩到它們。
格拉漢姆帶我去看了為科考站提供電力的太陽能電池板，以及用於收集雨水為科考站提供淡水的水箱。這個水箱裝在一個平台上，站在上面我們能夠俯瞰這座島上樹木的頂端。根據我非常粗略的估算，這裡的樹有500棵左右。它們似乎是直接從珊瑚礫中長出來的，就像是插在那裡的旗桿一樣。格拉漢姆指給我看，就在平台邊緣之外，有一隻褐翅燕鷗在一隻黑燕鷗的幼雛身上啄了一口。很快，那只雛鳥就死了。「她不會吃了他的。」格拉漢姆如此預測道，而他也的確是對的。那只褐翅燕鷗從雛鳥屍體旁邊走開了，後者成了一隻海鷗的腹中餐。格拉漢姆對於類似這樣的情景大概已經司空見慣了，所以他的看法也很有哲理：這種行為能夠保證島上的鳥類數量不會超出這個島上資源的承受能力。
那一晚是光明節[16]第一夜。為了慶祝節日，有人用樹枝做了個七連燈台，並用彈力膠帶在上面纏了兩根蠟燭。在沙灘上點燃之後，這個臨時燈台給每樣東西投下了影子，灑在珊瑚礫地面上。那天晚餐吃的是袋鼠肉，令我感到意外的是，這東西很好吃。不過幾位以色列人指出，這顯然不符合猶太教規。
晚些時候，我與一位名叫肯尼·施耐德（Kenny Schneider）的博士後一起出發去DK-13。那一天的低潮已經比之前推後了兩個多小時，所以我和施耐德的計劃是在午夜之前到達DK-13。施耐德此前去過那裡，但是還沒有完全掌握GPS的用法。大約走到一半的時候，我們發現自己已經偏離了既定的路線。海水很快就到了我們胸口的高度。這讓行走變得更緩慢更困難，而且此時開始漲潮了。一系列各式各樣的焦慮想法湧入了我的腦海：我們能游回科考站去嗎？我們能找到游回去的正確方向嗎？我們是不是終於要搞明白那個關於斐濟的難題了？
遠遠超過既定時間之後，施耐德和我看到了DK-13的黃色浮標。裝滿了樣品瓶，我們開始原路返回。我再一次被那無與倫比的星空和沒有燈光的地平線震撼了。我還再一次感受到了一種關於自身地位的不協調性，這種感受在獨樹島停留期間曾經出現過好幾次。我來大堡礁的原因是要寫下人類影響所達到的規模。然而在這一望無際的夜空下，施耐德和我卻顯得是如此如此渺小。
與猶太人一樣，大堡礁的珊瑚也是看陰曆的。每年一次，在澳洲夏天開始時的一次滿月之後，珊瑚就會開始進行所謂的集體排卵——有點像是同步化的群體性愛。有人告訴我，珊瑚的集體排卵是不可錯過的壯觀景象，所以我才選在這個時間來到了澳大利亞。
在一生中的大部分時間裡，珊瑚是極其貞潔的，因為它們採用了「出芽」這種無性繁殖方式。一年一度的排卵因此成了難能可貴的機會，能在遺傳上實現彼此交融。大多數排卵者其實是雌雄同體的，也就是說一隻珊瑚蟲能同時排出卵子和精子，全都包裹在一個小巧的囊泡之中。沒有人確切地知道珊瑚如何實現排卵行為同步，不過據信應該與光線和溫度都有關係。
珊瑚的集體排卵總是發生在日落以後。夜色漸深之際，珊瑚就開始排卵排精了，這或許可以看作硬化目動物的產前陣痛。裹著卵子和精子的小囊開始從珊瑚蟲的軀體上膨出，整個珊瑚群落看起來就像是一片雞皮疙瘩。在蒼鷺島上，一些澳大利亞研究人員已經建立了精巧的「產房」，讓他們可以研究這一現象。他們事先採集了大堡礁上最常見的一些珊瑚物種，其中就包括多孔鹿角珊瑚（Acropora millepora）。一位參與項目的科學家告訴我，多孔鹿角珊瑚在珊瑚研究中的功能就相當於「實驗室裡的小白鼠」，因此常常會被飼養在水箱中。多孔鹿角珊瑚群落構建的珊瑚礁看起來就像是一叢微型的聖誕樹。攜帶手電筒靠近養珊瑚的水箱是被禁止的行為，以防擾亂珊瑚體內的生物鐘。不過大家都戴著特殊的紅光頭燈。我借了一頂頭燈戴上，這才看到珊瑚蟲透明軀體中緊繃的卵精囊泡。這些小囊泡是粉紅色的，看起來就像是小小的玻璃珠子。
這支團隊的領導者來自昆士蘭大學，名叫塞利娜·沃德（Selina Ward）。她在懷孕珊瑚生活的水箱周圍忙前忙後，就像是一位正在為接生做準備的產科大夫一樣。她告訴我，每個小囊泡中包含有20~40個卵子和數千個精子。這些囊泡釋放出來之後不久，就會破裂開來，放出其中的配子。[17]如果一個配子設法找到了伴侶，就會最終形成粉色的珊瑚幼蟲。等水箱中的珊瑚一排卵，沃德就準備把這些卵精囊泡撈出來，再放到酸化程度不同的海水中。她研究酸化對排卵的影響已經很多年了，研究結果表明，更低的飽和度水平會導致受精率的嚴重下降。飽和度的水平還影響著幼蟲的發育和定居行為。而珊瑚幼蟲正是通過定居行為，才能在離開原有的居住地之後，把自己固定在某些堅固的表面上，開闢新的群落。
「總體來講，我們的全部結果目前都是負面的。」沃德告訴我，「如果我們沿著現在的路繼續走下去，不立即對我們的碳排放做出重大的改變，那麼我認為現實的情況是：未來最多也就能剩下幾片殘碎的珊瑚礁而已。」
那天夜裡稍晚的時候，蒼鷺島上的其他一些研究人員，包括那些在晚於進度的中型實驗生態系統上奮力焊接的研究生們，聽說沃德的珊瑚已經準備好要排卵了，於是組織了一次夜間潛水。這次行動可比獨樹島上的潛水之旅組織得嚴密多了，大家都要穿上潛水服，帶上潛水燈。沒有足夠的裝備能讓所有人同時下水，所以我們分成了兩組，而我在第一組下水。剛開始我有些失望，因為似乎什麼也沒有發生。然而過了一會兒之後，我注意到有一些珊瑚釋放了囊泡。幾乎就在一瞬間，無數的珊瑚緊跟著放出了囊泡。這幅場景就像是高山上的暴風雪，只不過方向是相反的。水中充滿了粉色玻璃珠的洪流，一股腦漂向水面，儼然是向上落去的雪。色彩斑斕的蟲子們突然出現，吃起那些囊泡來，並開始產生可怖的光，最終在水面上逐漸匯聚成一片淡紫。該交班時，我依依不捨地爬出水面，交出了我的潛水燈。
[1] Quoted in James Bowen and Margarita Bowen，The Great Barrier Reef：History，Science，Heritage（Cambridge：Cambridge University Press，2002），11.
[2] Quoted in James Bowen and Margarita Bowen，The Great Barrier Reef：History，Science，Heritage（Cambridge：Cambridge University Press，2002），2.
[3] Dobbs，Reef Madness，147-148.萊爾當時錯誤地以為提出這一理論的人是阿德爾伯特·馮·沙米索（Adelbert von Chamisso），一位陪伴德裔俄國航海家奧托·馮·科茨布（Otto von Kotzebue）出海的博物學家。
[4] Dobbs，Reef Madness，256.
[5] Charles Sheppard，Simon K.Davy，and Graham M.Pilling，The Biology of Coral Reefs（Oxford：Oxford University Press，2009），278.
[6] Ove Hoegh-Guldberg et al.，「Coral Reefs under Rapid Climate Change and Ocean Acidification，」Science 318（2007）：1737-1742.〔原文如此，實際發表於《科學》。正文《自然》疑為筆誤。——譯者〕
[7] Ken Caldeira and Michael E.Wickett，「Anthropogenic Carbon and Ocean pH，」Nature 425（2003）：365.
[8] Katherina E.Fabricius et al.，「Losers and Winners in Coral Reefs Acclimatized to Elevated Carbon Dioxide Concentrations，」Nature Climate Change 1（2011）：165-169.
[9] J.E.N.Veron，「Is the End in Sight for the World』s Coral Reefs？」e360，published online Dec.6，2010.
[10] Glenn De』ath et al.，「The 27-Year Decline of Coral Cover on the Great Barrier Reef and Its Causes，」Proceedings of the National Academy of Sciences 109（2012）：17995-17999.
[11] Jacob Silverman et al.，「Coral Reefs May Start Dissolving when Atmospheric 
Doubles，」Geophysical Research Letters 35（2009）.
[12] 法國探險家、生態學家、作家、電影製片人，海洋生態保護組織庫斯托協會的創立人。他於1956年上映的《寂靜的世界》是世界上第一部表現水下世界的彩色紀錄片，為他贏得了戛納電影節的紀錄片金棕櫚獎。——譯者
[13] Laetitia Plaisance et al.，「The Diversity of Coral Reefs：What Are We Missing？」PLOS ONE 6（2011）.
[14] Kent E.Carpenter et al.，「One-Third of Reef-Building Corals Face Elevated Extinction Risk from Climate Change and Local Impacts，」Science 321（2008）：560-563.
[15] By June Chilvers，reprinted in Harold Heatwole，Terence Done，and Elizabeth Cameron，Community Ecology of a Coral Cay：A Study of One-Tree Island，Great Barrier Reef，Australia（The Hague：W.Junk，1981），v.
[16] 猶太教節日，歷時八天，點燭慶祝猶太民族的勝利。第一夜的晚宴尤為盛大。——譯者
[17] 精子和卵子都是配子。——譯者