達爾文也是可以懷疑的

達爾文也是可以懷疑的

撰文/單之薔

環礁後期：潟湖逐漸被珊瑚填滿

設想乘飛機飛過南沙群島上空，會看到200多個這樣的翡翠礁盤，它們像一朵朵大小不等、造型各異的綠色花瓣，或疏朗或密集地漂浮在南沙海域。藉助俯瞰的視角，我們完整地看到了東門礁所在的礁盤及因為水色差異而呈現出來的圈層結構：礁盤呈心形，中間被一道狹長的潟湖切分成兩半，潟湖尚未完全封閉，有一小出口與外海相連。這已是環礁發育晚期，潟湖內漸漸被新長的珊瑚填滿。假以時日，潟湖會完全消失。攝影／查春明

珊瑚礁最大的特點就是精緻，我還從來沒有見過這麼精緻的地貌，但我特指珊瑚礁地貌中的環礁——在藍色的大海上形成一個個翡翠綠的環形；海浪撲向外環，被它擊碎，又因此形成一圈白色的浪花帶；環內的潟湖因為受到外環珊瑚礁的保護，而在一圈轟鳴的白色波浪中保持寧靜。

為什麼會在大海中出現環礁這樣精緻的景觀？

珊瑚蟲為何能把珊瑚礁建成如此完美的形態？

記得第一次從空中俯瞰南沙群島的彈丸礁——那是一個完美的環礁——時，我感到神奇極了。我看到一個項鏈般的東西浮在海面上，項鏈呈現出圈層結構：第一圈由凸起的珊瑚礁構成；第二圈因為海浪扑打過來又被擊碎而形成破浪帶，或者叫浪花帶，船長們會根據海面上是否出現浪花帶，來判斷前方是否有珊瑚礁盤；圍繞浪花帶的，是一圈綠色的淺水地帶，海水到這裡變淺，顏色也跟著變換；淺綠色外面，是深海區的深藍色，二者區分明顯。有經驗的船長也會根據海水顏色的變化，判斷是否進入暗礁群布的危險地帶；這一圈圈包圍的內核，是或者呈祖母綠，或如翡翠綠的潟湖。

我被環礁的完美外觀深深吸引，很想知道有沒有專門研究這方面的學者。我知道珊瑚專家研究珊瑚，也知道珊瑚由珊瑚蟲建造，但我不想了解關於珊瑚的太多知識，只想知道為什麼珊瑚蟲能把珊瑚礁建造成這麼神奇的形態。我是大地景觀的審美迷，我關心的是景觀形態及其原因，而珊瑚礁的生長、演化，可以幫助我理解珊瑚礁景觀的形態，這門學問應該叫「珊瑚礁地貌學」。

我手裡有一本《南沙群島珊瑚礁地貌研究》，這本書是關於南沙群島珊瑚礁地貌研究的重要著作，幾位作者都是南海所當年參加南沙科考的重要成員，他們在南沙的珊瑚礁中不斷考察、測量、分析、思索，最後寫下這本書。

他們先考察了南沙的海底地貌——這是必須的，因為珊瑚需要利用陽光進行光合作用，只能生長在可被陽光照射到的60米以內的海水中，因此每一座珊瑚礁都有一個基座，珊瑚在這個基座上生長。分析南沙的海底結構，就是分析南沙的一個個基座。

接著，他們對南沙群島的一座座島礁進行了劃區：一些區域以環礁為主，一些區域以暗礁和暗沙為主；還有的區域以干出礁為主，礁盤會在退潮時大面積露出……

這本書使我知道了環礁的生長、發育和消亡過程，使我了解了灰沙島的誕生過程，還讓我知道了「淡水透鏡體」這個概念——風暴將珊瑚打碎，再將它們從礁坡下掀到礁坪上，碎屑不斷累積，終於，一個由珊瑚和其他海洋生物的碎屑堆積而成的小島誕生了。等到植被在小島上慢慢生長起來，並從灌木演變為喬木，土壤也慢慢生成，島嶼的海拔也越來越高，降水在土壤里蓄積起來，就會形成一個透鏡狀的含水層，即「淡水透鏡體」。

環礁的一生：從形成到衰亡環礁是我國南海珊瑚礁地貌的主要類型，環狀結構是它的生存狀態。礁頂露出海面的環礁被稱為干出環礁或明環礁，也就是通常意義上的環礁。如果海平面相對穩定，環礁從形成到衰亡，一般會經歷這樣幾個階段：開放型環礁——這時的礁坪大體呈環形，但發育不連續，口門眾多，寬度大且深度深，潟湖向外海敞開，水體可以自由交換（圖1）。半開放型環礁——礁坪漸漸長寬、長多，但仍然有多個較寬的口門（圖2）。准封閉型環礁——礁坪發育成基本完整的環狀，口門逐漸變得淺而窄，並從多個發展到一個，低潮時潟湖內的水體與外海水可通過口門進行交換（圖3、圖4）。封閉型環礁——口門漸漸消失，礁坪發展為完整、連續的環形，而且即使低潮時，潟湖內的水體也無法與外海進行交換（圖5）。台礁化環礁——這已是環礁的晚期，礁坪向潟湖一側生長，且潟湖內生物碎屑逐漸沉積，潟湖日趨縮小變淺（圖6）。最終，礁坪頂部被充填到無潟湖或只有低洼水塘，環礁也就此衰亡，轉化為另一種珊瑚礁地貌——台礁，台礁與環礁的不同之處是，其礁頂只有礁坪，沒有潟湖或僅殘留低洼水塘。繪圖／李宏

灰沙島發育模式圖

灰沙島發育在珊瑚礁坪上，即海水高潮位時也會露出海面之上，堆積體由鈣質生物硬體碎屑組成。礁坪是灰沙島形成的物質基礎，熱帶氣旋、季風和海流的作用是灰沙島形成的動力條件，而灰沙島的具體位置，則由動力平衡點所在位置而定，只有動力平衡點落在礁坪上才能誕生島嶼。當多個條件同時得到滿足時，灰沙島便在礁坪上生長起來，但它的發育一般要經歷4個階段：海灘—裸沙洲—灌叢草被沙洲—島嶼。如果礁坪的寬度足夠，在波浪和海流的作用下，生物碎屑會在動力條件適宜的地點堆積下來，漲潮時被淹沒，低潮時出露，成為潮間帶海灘。剛剛形成的小沙洲，形狀可以被風暴改變，體積小，地表無植被，為裸沙洲階段。裸沙洲不斷增長堆積，地下水開始積存，並生長出草類和灌木，沙洲地形趨於穩定，成為灌叢草被沙洲。在風的作用下，風沙層增厚，並形成中間厚、兩邊薄的淡水透鏡體。淡水透鏡體通常很薄，並且要求島嶼有足夠的寬度，但為了直觀地呈現，我們略微調整了比例，使它一目了然。有了淡水，根系較長的喬木植物可以生長，喬木使地形更加穩定，此時的島嶼便成了灰沙島。繪圖／袁燕琴

他們還對環礁中的潟湖做了深入研究，給出了潟湖隨著環礁口門的逐步減少、封閉，而最終消亡的模式……

於是，我去了南海所，想進一步請教這本書的幾位作者。我首先想找的是第一作者鍾晉樑，但是人們告訴我，鍾先生已經去世了；第四作者孫宗勛那幾天正好出海了；幸運的是，第三作者張喬民先生還在所里，在南海所的一棵臘腸樹下，我和他談起了珊瑚礁地貌。

張先生說，最早研究珊瑚礁地貌的是中科院青島海洋研究所的蔡愛智研究員，而南海所最早做這方面研究的是黃金森研究員。文革以前，他們已經調查了海南島周邊的珊瑚礁，並出版了油印版的調查報告《海南島珊瑚礁》。

要想深入了解珊瑚礁地貌，除了我手上這本《南沙群島珊瑚礁地貌研究》，張先生還建議我找《中國珊瑚礁地貌研究》來看看，這是我國目前研究珊瑚礁地貌最權威的著作，由著名地理學家曾昭璇先生編著。

挑戰達爾文

後來在另一位研究珊瑚礁地貌的朱袁智先生家裡，我們找到了這本書。曾先生在書中系統總結了環礁的生成機制，並總結了西沙、東沙、中沙、南沙的環礁特點。最重要的是，他對我國的環礁為什麼呈橢圓形，以及為什麼南海大部分環礁的長軸都呈東北—西南方向，給出了精彩的解釋。

關於「環礁」為什麼呈現環狀，當達爾文在1831—1836年期間乘坐「貝格爾號」船進行全球航行時，曾做過考察研究。他是這樣解釋的：首先是海底的火山噴發形成火山錐，後來隨著海底的上升，火山錐被抬升至適合珊瑚生長的高度（珊瑚只能生長在陽光能照亮的表層海水中），珊瑚便圍繞著火山錐周邊生長成圈狀，但這還不是環礁，而是「岸礁」，就像一頂禮帽的帽檐。這時如果開始新的地質過程，如海底下降或海平面上升，而且二者的速度正好與珊瑚向上生長的速度匹配，火山島最終就會被淹沒，但周邊的一圈珊瑚卻因為追隨陽光向上生長而不被淹沒。即禮帽的帽子沉沒了，但是帽檐留下了，這就是環礁。而原來火山下沉處，則成了潟湖。這樣，一個完整的環礁就形成了。

達爾文的理論真的可信嗎？

達爾文這樣解釋3種環礁的形成過程：隨著珊瑚蟲骨骼的堆積，珊瑚礁面積逐漸擴大並露出海面，此時的珊瑚礁即岸礁；當火山島隨地質沉降而下沉，之前圍繞火山島生長的珊瑚礁被淺海與海島隔開，此時的礁體即堡礁；當火山島完全降至水面以下，海面上只剩下原來環繞火山島一圈的珊瑚礁，此即環礁。這一理論盛行了一百多年，即上圖展示的過程。但這理論並不能解釋三沙的環礁形成過程，曾昭璇先生給出了適合南海的環礁形成理論。

當達爾文1842年出版《珊瑚礁的構造和分布》一書時，在書中詳細闡釋了這一觀點。這種說法從此被視為經典，並沿用至今，幾乎成了解釋環礁的唯一理論。

但是曾先生的解釋卻與達爾文針鋒相對，甚至徹底否定了達爾文。

只要通過鑽井取樣，證明西沙和南沙的環礁下不是火山岩，而是花崗岩或片麻岩等岩石，就可以推翻達爾文的火山島環礁形成學說。即使僅用推理分析，達爾文的理論也不成立。我們所見的火山島大多數並不高大，但西沙和南沙的環礁，其長軸動輒十幾公里上百公里，怎麼可能有這麼巨大的火山？再者，西沙和南沙的大環礁上常發育有小環礁，這些小環礁更難用火山島解釋。

為什麼南海的環礁呈東北—西南走向？

那環礁到底是怎樣形成的？其實說來也簡單。珊瑚礁礁體的邊緣有波浪，有上升流，它們一起帶來了更多營養物質，所以邊緣的珊瑚較其他地方生長快。珊瑚和其他海洋生物被風浪打碎後又不斷堆積在邊緣處，就逐漸形成四周高中間低的環形地貌。

至於南海的環礁大多數是橢圓形，並呈現東北—西南走向，曾先生給出了兩種解釋。

第一種與地質構造有關。地殼運動造成了一系列東北—西南走向的斷裂，於是形成一系列相同走向的海底斷塊山地，環礁在這些山地基座上發育起來，自然呈東北—西南走向的橢圓形態。

另一種則與海洋動力條件有關。南海地區盛行季風，冬季刮東北風，風吹動海水呈西南流向；夏季刮西南風，海水再流向東北。因此，環礁的東北和西南方向得到洋流帶來的營養物質比其他部分充分，環礁便向這兩個方向發育，進而形成東北—西南走向的橢圓形長軸。

季風致使南海的環礁呈橢圓形的東北—西南走向

珊瑚礁的生長發育始終受地質構造和地貌形態的控制，但這種控制作用隨著礁體的發育成熟而逐漸變小並顯得模糊。還有一種因素也時刻影響著珊瑚礁的形態，那就是風。風控制著海流和海浪，海流和海浪則加速了造礁生物的生長和碎屑物質的堆積。我國南海海域位於東亞季風區，一年中的風向規律是：冬半年盛行東北季風，夏半年盛行西南季風。兩個方向的風交替作用於南海海區，造成了珊瑚礁體在迎風的東北方向和西南方向上，造礁生物和礁棲生物生長快，生物殘體和碎屑沉積多，也因此形成了眾多呈東北—西南走向的島嶼和環礁。這種規律在既有環礁又有風向頻率的地圖中被清晰地表現出來：上圖中，線段的長短代表風頻的高低，環礁的延伸方向與冬、夏季風的風向有著高度的一致性。

巨型大環礁和大環礁上的小環礁，都無法用達爾文的理論解釋

南海有72座環礁，其中南沙群島61座，佔南海環礁總數的84.7%。環礁地貌又有規模大小之分，南沙群島東部和南部的大環礁大部分都淹沒在海面以下，但在中部和北部能見到露出水面的大環礁，它們又被叫做群礁，共5座：鄭和群礁、道明群礁、九章群礁、雙子群礁、中業群礁。這5座群礁的規模都很大，從照片和衛星圖上幾乎都看不到它們的整體形態。我們根據大比例尺的海圖繪製了這5大群礁的示意圖（繪圖／袁燕琴）。這些群礁都呈東北—西南走向，還在群礁的大環礁礁緣上，又發育有台礁、島嶼、沙洲以及小環礁。這些大環礁的規模遠遠超過了火山的規模，這就無法用達爾文的火山島形成學說解釋。他的理論也無法解釋大環礁上的小環礁。遺憾的是，南沙的環礁大多被外國非法侵佔，在我們實際控制的島礁中，只有上圖的渚碧礁是環礁（攝影／查春明）。

兩種解釋中，曾先生似乎更傾向於第二種，我也是。前一種原因顯得呆板，底層的基座形態決定了上層的環礁形態，沒啥可說；後一種解釋生動浪漫，變化多樣，冬季的東北風和夏季的西南風輪番上演，風吹海動，珊瑚張開萬千觸手，洋流送來美味佳肴，環礁因此被拉成橢圓形。

但我覺得這書最過癮的地方是對達爾文火山島環礁形成學說的瓦解，或者說是證偽，很痛快淋漓，沒費什麼事，一個流行很久的理論就崩潰了。我曾經很相信達爾文的解釋，現在想來真是不動腦子。我看過很多火山，也看過很多環礁，為什麼沒將兩者進行比較？

永樂大環礁、中沙大環礁、禮樂灘大環礁……這些大環礁的面積巨大，禮樂灘足有7000多平方公里，這是兩個青海湖的面積！怎麼可能有這麼大的火山？

我還在永樂大環礁上看到了發育在環礁上的複合環礁，如羚羊礁這樣的小環礁。如果達爾文的理論成立，難道羚羊礁下面還是火山嗎？我為什麼不這樣問自己？都是因為達爾文是大權威，迷信權威最容易犯錯誤。今後我要對權威保持警惕了，這大概是我讀曾先生這本書的一個意外收穫。