珊瑚為什麼總在滿月前後的夜晚「產卵」?
― 海中安靜的集體行動
在珊瑚礁的海域,一年之中只有極少數的夜晚,無數珊瑚會同時把卵和精子釋放到海水中,形成夢幻般的景象。這種宛如海中飄雪的現象,多半被認為發生在滿月後幾天的固定夜晚。連動都不能動的珊瑚,為什麼能把時間抓得這麼準呢?
珊瑚像岩石一樣固定在海底生活。雖然牠是動物,卻無法主動移動,也無法向同伴傳達任何訊息。
然而,在某些珊瑚礁,人們觀察到同一種、甚至多種珊瑚,一年只在短短幾個夜晚,同時把卵和精子釋放到海中。而且這些夜晚,多半集中在滿月後幾天的固定時期。
連話都不能說的珊瑚,是如何把產卵的時間對得這麼準呢?
一般認為,珊瑚會感受越接近滿月越強的月光變化,以此作為得知產卵時機的線索。
同時釋放大量的卵和精子,可以提高受精的機率,讓繁殖更容易成功。
接下來,我們依序來看這種「以月亮為線索的集體行動」是怎麼運作的。
珊瑚的「集體產卵」是什麼樣的現象
許多珊瑚被認為是雌雄同體,會同時製造卵和精子。產卵時,牠們把包著卵和精子的小束釋放到海中,在水面附近完成受精。在特定海域,人們觀察到不只一個物種,而是多種珊瑚在同一夜同時產卵的大規模現象。這稱為「大量產卵(mass spawning,集體產卵)」。
牠們如何感受月光的變化
一般認為,珊瑚對齊產卵時間的線索之一,是隨月相變化的夜間光線強弱。越接近滿月,夜晚的光越強;越接近新月,光越弱。據說珊瑚體內有感光的機制,把這種週期性的光線變化當作「曆法」來使用。不過實際上,也認為是水溫、日照時間的季節變化等多種環境因素組合起來,共同決定產卵的時期。
牠們只是以同樣的方式感受同一片月光,就像事先說好般一起行動而已。
為什麼需要同時產卵
珊瑚的卵和精子只是被釋放到海水中,所以很可能到最後都無法受精。如果每隻珊瑚(每個群體)各自零散地產卵,散開在海裡的卵和精子相遇的機率就會非常低。因此,同種的夥伴在同一夜、同一時段一起產卵,讓大量的卵和精子聚集在狹小的範圍內,一般認為這樣就大幅提高了受精的機率。
有趣的是,許多地區的集體產卵,被認為發生在不是滿月當晚,而是滿月後幾天的固定夜晚。也有報告指出,產卵會集中在日落後數小時的固定時段,因此除了光的週期,也認為是日落後的黑暗程度、水溫等多種線索組合在一起。
可以自己驗證的事
- 用日曆或月齡 App,確認今天是新月後的第幾天(月齡)
- 如果可以,每晚在同一時間抬頭看天空,記錄月亮的形狀如何變化
- 依據月相變化的週期(約 29.5 天),推測下一次滿月是什麼時候
- 對照實際的滿月日期,看看自己的預測有多準
珊瑚據說會利用的月相變化週期,就用你自己的眼睛和紀錄來親身體會吧。
總結
一般認為,珊瑚的集體產卵是把月光的週期性變化當作體內的「曆法」,來對齊時間。同種珊瑚在同一夜、同一時段同時釋放卵和精子,提高受精的機率,讓繁殖更容易成功。實際的產卵時機,也認為不只與月光有關,還牽涉水溫、日落後的黑暗程度等多種環境因素。
無法移動的珊瑚,靠著仰望同一輪月亮,確實對準了那看不見的時機。
想知道更多的人 ― 名詞、數值與課本的關聯從國中理科到研究中的議題,都明確標示屬於哪個程度
- 國中國中理科學到的範圍
- 高中高中「地球科學基礎」學到的範圍
- 高中+高中「生物」,或課本中進階、專欄的內容
- 大學高中不會學到,大學專業課程(海洋生物學)的內容
- 研究連大學也不當作「定論」來教,是研究者目前正在探究的話題
國中名詞:與珊瑚集體產卵有關的詞彙
- 集體產卵(大量產卵):許多珊瑚在同一夜同時產卵的現象。
- 月齡:以新月起算的天數,表示月相狀態。
- 雌雄同體:同一個個體能同時製造卵和精子的特性。
高中用算式驗證:求出距離下次滿月的天數
從月相變化的週期(朔望月)和目前的月齡,來計算距離下一次滿月還有幾天。
距離下次滿月的天數 = 朔望月的長度(天) - 目前的月齡(天)
| 朔望月的長度 | 從新月到下一次新月的平均天數。一般認為約為 29.5 天 |
| 目前的月齡 | 從最近一次新月起算的天數 |
| 距離下次滿月的天數 | 29.5 − 12 = 17.5 |
| 結果 | 約 17~18 天後,迎來下一次滿月 |
| 距離下次滿月的天數 | 29.5 − 20 = 9.5 |
| 換算成週數 | 9.5 ÷ 7 ≒ 1.4 |
| 結果 | 約 9~10 天後,也就是一週多一點就迎來下一次滿月 |
滿月大約位於月相週期的一半(約 14.75 天)處,所以月齡越接近這個數值,就越接近滿月。一般認為,珊瑚把滿月前後的光線變化,當作得知產卵時機的線索之一。
※ 朔望月的長度是平均值,實際上據說會有些微變動。
高中+集體產卵有利的生態學理由
在生態學領域,一般認為對於把卵和精子廣泛散布出去的繁殖方式(排卵排精),周圍的個體數密度會大幅左右受精的成功率。透過集體產卵,在短時間內讓卵和精子的濃度變得極高,被認為是提高受精成功率的有效策略之一。
大學珊瑚體內感光的機制
在海洋生物學領域,有研究正在探討:珊瑚體內是否存在感光的蛋白質(光受體),能感知月光的強度與細微變化。一般認為,這類光受體的作用,可能與生理時鐘及繁殖時機的調節有關。
研究目前還不清楚的事
- 珊瑚使用哪一種光受體、以怎樣的分子機制感知月光的變化,是海洋生物學領域至今仍在研究的課題。
- 海水溫度上升等氣候變遷,可能使集體產卵的時機錯開或紊亂,這也被視為與珊瑚礁保育相關的重要研究課題。
- 也有人在研究應用集體產卵機制的珊瑚礁復育與增殖技術。
海中靜靜上演的集體產卵,蘊含天文學與生態學交會、至今仍在持續研究的豐富主題。
與課本的關聯(依程度)
| 程度 | 科目・單元 | 本文的哪個部分 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科・月相變化 | 集體產卵、月齡、雌雄同體等基本名詞 |
| 高中 | 地球科學基礎・月球的運動 | 由朔望月計算距離下次滿月的天數 |
| 高中+ | 生物・族群生態學(進階) | 排卵排精與受精成功率的關係 |
| 大學 | 海洋生物學 | 光受體對月光的感知 |
| 研究 | 海洋生物學・保育生態學(研究中) | 分子機制的釐清、氣候變遷的影響、保育技術 |
- 海洋生物學相關教科書與資料中,關於珊瑚集體產卵的解說。
- 生態學領域中,關於排卵排精型繁殖與受精成功率的研究回顧。
- 海洋生物學領域中,關於珊瑚光受體與生理時鐘的研究回顧。
- 地球科學相關教科書中,關於月相變化週期(朔望月)的解說。
- 保育生態學相關資料中,關於氣候變遷與珊瑚礁影響的解說。
※ 產卵的時期與條件,據說會隨珊瑚的種類、地區及當年的環境條件而改變。
※本文是寫給一般讀者的科學解說。觀察珊瑚礁時,請特別注意,不要觸碰或傷害珊瑚及周邊的生物。