热带海洋学报杂志

热带海洋学报杂志2024年第3期

• 珊瑚礁生态学研究现状和展望

  黄晖, 俞晓磊, 黄林韬, 江雷

  珊瑚礁生态系统是海洋生态系统的重要组成部分, 在维持海洋生态平衡和生物多样性上扮演着重要角色。本文通过文献检索手段, 归纳了当前国际和国内珊瑚礁生态学领域的发展现状。国际上关注的主要方面包括全球变化与珊瑚礁生态系统、珊瑚共生关系的建立与维持、珊瑚礁生物系统发育与进化、珊瑚礁生物多样性及其物种分布格局、珊瑚礁生态系统保护与管理等; 国内关注的主要方面包括全球变化与珊瑚礁生态系统、全球变化背景下的珊瑚-虫黄藻共生体、珊瑚共生关系多样性、人类活动与南海珊瑚礁生态系统、珊瑚礁生物多样性及其群落格局等。珊瑚礁生态学研究的未来发展趋势将更加注重全球变化背景下的珊瑚与珊瑚礁生态系统、珊瑚共生机制、边缘珊瑚礁以及珊瑚礁保护与修复。未来我国珊瑚礁生态学研究需提升全球视野, 加强国内与国际合作, 深入机制挖掘, 完善系统研究, 增强珊瑚礁保护与修复研究。

• 珊瑚礁生态系统固碳过程及储碳机制研究进展*

  黄晖, 袁翔城, 宋严, 李颖心, 周伟华, 龙爱民

  珊瑚礁生态系统在全球碳循环和气候变化中发挥着重要作用。珊瑚礁生态系统是潜在的蓝色碳汇, 我国珊瑚礁总面积约占全球的11%, 每年的固碳量大约在3.5×106~4.5×106t之间。珊瑚礁生态系统的总储碳量非常巨大, 同时珊瑚礁生态系统作为碳库在碳交易中具有非常大的潜在应用价值。文章综述了珊瑚礁生态系统中的固碳过程及储碳机制, 包括碳酸盐泵、生物泵和微型生物碳泵, 阐述了三种碳泵的研究进展。同时, 针对目前研究存在的不足和问题, 提出未来研究方向, 以期为南海岛礁珊瑚礁生态系统的保护和管理提供科学依据。

• 木珊瑚科Cladopsammia gracilis和Rhizopsammia wettsteini 线粒体全基因组比较与系统进化分析*

  霍嘉欣, 李颖心, 宋严, 朱晴, 周伟华, 袁翔城, 黄晖, 刘胜

  木珊瑚科(Dendrophylliidae)下的枝沙珊瑚属(Cladopsammia)和Rhizopsammia属的物种分类目前仍存在模糊的界定, 本研究结合形态特征与微观结构和线粒体全基因组测序对Cladopsammia gracilis与Rhizopsammia wettsteini进行形态和分子进化水平的分析比较。结果显示: 形态学特征上, R. wettsteini通过生殖根出芽, 珊瑚肋上具有小尖状突起, 隔片薄而脆; 而C. gracilis则无生殖根, 珊瑚肋上突起为细瘤状, 隔片颗粒感强且较厚。两个物种的线粒体基因组组成十分相似, 同样包含13个蛋白编码基因、2个rRNA基因和2个tRNA基因, 与大部分六放珊瑚相同; 在基因重叠情况和密码子偏好性上则有别于大部分六放珊瑚。基于CO1基因的系统进化分析显示, C. gracilis和R. wettsteini关系较近, 却与枝沙珊瑚属(Cladopsammia)其他物种关系较远, 因此C. gracilis是否归入枝沙珊瑚属(Cladopsammia)值得探讨, 同时提示我们需要重新审视枝沙珊瑚属(Cladopsammia)的分类地位。

• 西沙永乐环礁造礁石珊瑚共生体对低光环境的生理响应

  王永智, 许莉佳, 黄柏强, 杨天件, 綦世斌, 陈辉, 杨静

  光照是影响造礁石珊瑚生长与分布的重要因素之一, 但目前关于造礁石珊瑚对低光环境的响应特征与适应性尚不清楚。本研究以西沙常见的疣状杯形珊瑚(Pocillopora verrucosa)、澄黄滨珊瑚(Porites lutea)和翘齿盘星珊瑚(Dipsastraea matthaii)为研究对象, 于2021年春季在永乐环礁10m水深处开展了为期1周的原位遮光实验, 其中遮光实验组与正常对照组相比光强削减了80%~90%, 其日间有效光辐射(photosynthetically active radiation, PAR)为20.2~41.5μmol photons·m-2·s-1。实验结果显示, 弱光状态下疣状杯形珊瑚、澄黄滨珊瑚和翘齿盘星珊瑚的实际光量子产量(ΦPSII)明显升高, 最大电子传递速率(r-ETRmax)和饱和辐射光强(Ek)出现了下降的现象, 同时三种珊瑚的共生藻密度(翘齿盘星珊瑚除外)、叶绿素a含量、组织生物量和组织厚度出现了不同程度的下降, 其中以澄黄滨珊瑚的变化最为显著, 其共生藻密度下降了14.2%, 组织生物量下降了32.9%。短期弱光限制中,造礁石珊瑚能够通过提高自身的实际光合效率或(和)降低虫黄藻密度适应光强的不足, 但珊瑚共生体通过光合作用转化的能量短期内无法满足珊瑚宿主自身正常生长的代谢需求, 因而出现消耗大于获得、珊瑚组织生物量和组织厚度短暂下降的情况。

• CO2升高对风信子鹿角珊瑚(Acropora hyacinthus)钙化速率和基因表达的影响*

  袁翔城, 梁宇娴, 宋严, 俞晓磊, 黄晖, 周伟华

  本文以风信子鹿角珊瑚(Acropora hyacinthus)为研究对象, 以三亚珊瑚礁海域自然海水培养的珊瑚样本为对照组, 模拟本世纪末海水酸化状况, 并开展珊瑚模拟培养试验。以此探究海水酸化对A. hyacinthus钙化和基因表达的影响。在酸化胁迫下, A. hyacinthus净钙化速率显著下降, 基因表达受到显著影响, 其中有机物运输、阴离子运输、化学应激等通路上调, 动物器官发育、脂质转运、细胞生物合成、细胞表面受体信号等通路下调。与钙化相关的基因中, 碳酸酐酶和溶质运载蛋白下调, 但是Ca2+-ATP酶和钙离子运输相关的基因上调。结果表明, 高CO2影响了A. hyacinthus的钙化和多个生物过程的基因表达, 海水酸化可能通过抑制珊瑚碳酸酐酶等基因表达, 减少$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$运输, 最终降低钙化速率。

• 海水酸化和升温对两种造礁石珊瑚生长和钙化的影响*

  周伟华, 李颖心, 郭亚娟, 霍嘉欣, 宋严, 朱晴, 袁翔城, 刘胜, 黄晖

  以海南岛三亚鹿回头两种常见的造礁石珊瑚(鹿角杯形珊瑚Pocillopora damicornis 和丛生盔形珊瑚Galaxea fascicularis)为研究对象, 通过室内培养实验探究海水酸化和升温两种联合因子对造礁石珊瑚生长和钙化的影响。结果显示: 两种珊瑚受海水酸化的影响显著, 丛生盔形珊瑚在pH 8.1下的生长速率显著高于pH 7.7和7.4环境, 鹿角杯形珊瑚在pH 7.4下的钙化速率显著低于pH 7.7和8.1环境。且鹿角杯形珊瑚的生长速率与钙化速率显示各温度和 pH 因子之间均出现拮抗现象, 能有效缓解珊瑚白化; 相同的拮抗现象也出现在丛生盔形珊瑚的钙化速率上, 但在其生长速率则表现出协同作用, 加速珊瑚白化。鹿角杯形珊瑚与丛生盔形珊瑚的生长速率和钙化速率对海水升温和酸化的响应存在种间特异性。

• 南海北部珊瑚群落结构特征及其对海洋热浪事件的响应

  许莉佳, 廖芝衡, 陈辉, 王永智, 黄柏强, 林巧云, 甘健锋, 杨静

  全球变暖背景下, 造礁石珊瑚大规模白化的频度和强度日益加大, 其生存也面临严峻的危机。南海北部海域被认为是气候变暖背景下我国造礁石珊瑚生存的避难所。综合分析该海域珊瑚群落的空间格局、历史演变及其对夏季高温的响应, 有利于深入认识我国造礁石珊瑚的适应性及相应的保护与养护。本研究于2020年夏季对大亚湾、涠洲岛、徐闻和三亚鹿回头的珊瑚礁/珊瑚群落开展了较为全面的生态调查, 并追踪了2020年海洋热浪的效应。结果显示, 珊瑚群落的优势种组成、物种数量和α多样性指数呈现明显的区域差异, 活珊瑚覆盖度在三亚鹿回头和大亚湾相对更高(分别为37.78%和17.97%); 珊瑚白化率和白化死亡率在徐闻海域最高(84.78%和10.68%), 其次是涠洲岛海域(65.52%和0.70%), 大亚湾和三亚鹿回头海域均未监测到珊瑚白化。结合历史数据分析表明, 南海北部海域珊瑚群落的活珊瑚覆盖度自1980年代以来发生大幅度下降, 但近年来趋于稳定并呈现出恢复的态势; 珊瑚群落结构演变上整体呈现出热耐受型物种和热中度适应型物种占比增加(大亚湾除外)的趋势。总体而言, 目前南海北部海域的珊瑚群落对海洋热浪具有一定的抵抗能力, 加强珊瑚礁区的保护和管理对于促进珊瑚群落的恢复和热敏感珊瑚物种避难所潜力的发挥至关重要。

• 海南临高红牌—马袅沿岸海域造礁石珊瑚群落结构及其环境影响因子

  罗勇, 黄林韬, 杨剑辉, 练健生, 刘骋跃, 江雷, 梁宇娴, 陈伦举, 雷新明, 刘胜, 黄晖

  为查明海南临高红牌—马袅沿岸海域造礁石珊瑚群落结构及其环境因子, 于2023年3月18—23日对该区域开展造礁石珊瑚群落、底质类型、悬浮物沉降速率和水环境因子调查。结果显示: (1)本区域造礁石珊瑚共鉴定13科24属42种和7未定种, 其覆盖率均值为(18.05±10.53)%, 集中分布在水深1.0~2.5m; (2)造礁石珊瑚优势种以团块状或皮壳状生长型为主, 死造礁石珊瑚覆盖率(>2年)与活造礁石珊瑚覆盖率、Shannon多样性指数呈显著负相关, 而Shannon多样性指数与Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数呈显著正相关, 这表明伴随造礁石珊瑚的死亡, 其覆盖率和物种多样性显著降低; (3)死造礁石珊瑚覆盖率与砂质底覆盖率呈显著正相关, 而与pH呈显著负相关; Pielou均匀度指数与溶解氧和悬浮物沉积物速率呈显著负相关性; 水体浊度与光合有效辐射漫衰减系数Kd-PAR (diffuse attenuation coefficient of the photosynthetically active radiation)呈显著正相关, 且其均值(3.81±1.10)NTU(nephelometric turbidity unit)已超过影响造礁石珊瑚生长的胁迫阈值(3NTU)。这些结果表明, 海底砂质覆盖率、悬浮物沉降速率、浊度、pH、溶解氧和Kd-PAR等是影响该海域造礁石珊瑚群落结构的重要环境因子。综上, 临高红牌—马袅沿岸海域是造礁石珊瑚分布热点之一, 具有较高物种多样性和覆盖率。然而, 该区域造礁石珊瑚垂直分布范围较窄, 且正面临多重环境因子胁迫, 需要采取有效措施进行及时保护。

• 西沙群岛银屿珊瑚礁的生态快速退化及其对鱼类的影响

  雷明凤, 余克服, 廖芝衡, 陈飚, 黄学勇, 陈小燕

  珊瑚礁生态系统退化能够改变珊瑚礁三维结构的复杂性及底栖生物组成, 从而对珊瑚礁鱼类群落产生重要影响。南海珊瑚礁在近几十年来处于快速退化之中, 但其退化对珊瑚礁鱼类群落造成的生态影响仍不清楚。西沙群岛珊瑚礁近年受高温和长棘海星暴发等的影响而出现生态退化, 因此, 本文以西沙群岛银屿珊瑚礁为研究对象, 通过水下录像样带调查和差异性检验、线性回归评估其珊瑚礁生态退化状况及其对珊瑚礁鱼类群落的影响。结果表明: 2020至2021年, 银屿活珊瑚覆盖率从33.27%下降到9.07%, 草皮海藻覆盖率从8.38%上升到36.50%, 珊瑚补充量从21.42ind.·m-2下降到3.64ind.·m-2, 珊瑚物种丰富度从40.00下降到16.83, 珊瑚Shannon-Weaner指数从3.26下降到2.14。鱼类密度从177.16ind·100m-2下降到105.07ind.·100m-2, 鱼类物种丰富度从30.56下降到17.17, 鱼类Shannon-Weaner指数从2.24下降到1.63, 珊瑚食性鱼类生物量从2.45g·m-2减少到0.43g·m-2, 肉食性鱼类生物量从7.35g·m-2减少到1.70g·m-2, 杂食性鱼类生物量从7.04g·m-2减少到0.95g·m-2, 鱼类总生物量从32.99g·m-2减少到11.66g·m-2。短短2年内, 银屿珊瑚礁已经被草皮海藻和大型海藻占据优势, 但是鱼类群落对珊瑚礁区的藻类并没有表现出自上而下的控制效应。在4种类群的鱼类中, 植食性鱼类受到生态退化的影响最小。珊瑚礁鱼类的物种丰富度和多样性均受限于珊瑚物种丰富度。基于以上结果, 推测银屿珊瑚礁的快速退化是导致珊瑚礁区鱼类群落物种多样性和密度下降, 改变珊瑚礁鱼类群落的结构的主要原因。希望未来进一步增加调查的频率和范围, 以便更深入地揭示鱼类群落与珊瑚礁生态变化的动态关系。

• 南沙群岛珊瑚礁区黑斑鹦嘴鱼(Scarus globiceps)食性分析

  林先智, 周岩岩, 林皓晔, 胡思敏, 黄晖, 张黎, 刘胜

  鹦嘴鱼科(Scaridae)鱼类参与珊瑚礁生态系统诸多关键生态过程, 在维持珊瑚礁生态系统稳定与平衡中发挥着重要作用。由于以往研究手段的限制, 对鹦嘴鱼的食物来源及生态功能价值认识不足, 在其功能定位方面存在较多争议。本研究选择珊瑚分布的典型区域—南沙群岛中的东门礁和南薰礁为研究海域, 对该海域鹦嘴鱼优势种类黑斑鹦嘴鱼(Scarus globiceps)摄食的藻类多样性进行全面分析。通过18S rDNA和16S rDNA 多基因条形码技术, 分别对黑斑鹦嘴鱼肠含物的真核藻类和原核藻类DNA进行高通量测序分析。18S rDNA的测序结果发现, 黑斑鹦嘴鱼类的肠含物中真核藻类以甲藻(Dinoflagellata)、红藻(Rhodophyta)、绿藻(Chlorophyta)、褐藻(Ochrophyta)为主, 共计77个OTU(operational taxonomic units)。甲藻相对序列丰度和多样性较高, 序列比例占真核藻类序列总数的51.42%, 其中网甲藻科(Suessiaceae)OTU_5在东门礁和南薰礁的样品中均超过20%。16S rDNA测序鉴定发现肠含物含有原核藻类(蓝藻)的序列, 共计21个OTU, 其中以念珠藻目(Nostocales)的相对序列丰度最高, 达到39.33%。本研究表明, 黑斑鹦嘴鱼在摄食过程中会摄入一定量大型藻类, 但微藻(甲藻)序列占据优势地位, 蓝藻在肠含物中也有较高的检出率, 说明需要重新考虑微藻(甲藻和蓝藻)在鹦嘴鱼食源中的重要贡献以及对珊瑚礁生态系统结构与功能的影响。

• 南沙群岛海域珊瑚礁区三种寄居蟹的摄食差异比较

  贾男, 周天成, 胡思敏, 张琛, 黄晖, 刘胜

  寄居蟹是海洋底栖动物, 珊瑚礁区的复杂结构使其成为寄居蟹多样性最高的区域之一。在底栖藻类覆盖率上升的环境变化下, 寄居蟹等小型底栖生物可以快速适应食物资源变动, 与植食性鱼类发挥相似的功能, 在维护珊瑚礁生态系统健康中的作用不容忽视, 但目前对不同寄居蟹现场食物组成差异和生态功能定位知之甚少。本研究于2019年春季在南沙群岛海域珊瑚礁区采集三种优势寄居蟹: 兔足真寄居蟹(Dardanus lagopodes)、莫氏硬壳寄居蟹(Calcinus morgani)和沟纹纤毛寄居蟹(Ciliopagurus strigatus), 运用高通量测序技术分析其现场食物组成。研究结果显示, 三种寄居蟹的食物种类有9个门类, 包括红藻门(Rhodophyta)、甲藻门(Pyrrophyta)、褐藻门(Phaeophyta)、绿藻门(Chlorophyta)、节肢动物门(Arthropoda)、苔藓动物门(Bryozoa)等。三种寄居蟹均以藻类为主要食物, 包含大量的红藻和甲藻(37.75%和21.14%), 此外还有少量的绿藻(3.13%)。不同寄居蟹种类的食物组成有特异性: 莫式硬壳寄居蟹主要以草皮海藻和碎屑为食, 是植食性寄居蟹; 沟纹纤毛寄居蟹以礁石表生藻席(epilithic algal matrix, EAM)中的介形类为主要食物来源, 伴随一些枝状珊瑚藻和丝状褐藻; 而兔足真寄居蟹选择摄食壳状珊瑚藻(crustose coralline algae, CCA)、大型藻类及附生其上的苔藓虫。结合生态位重叠度分析发现, 三种寄居蟹的重叠度很低(0.059)。在以CCA为优势底栖藻类的退化珊瑚礁区, 兔足真寄居蟹与另外两种寄居蟹的摄食区域可能并不重叠, 主要在清除CCA和入侵性苔藓虫, 维护珊瑚礁健康发展中发挥重要作用。而沟纹纤毛寄居蟹和莫氏硬壳寄居蟹作为次级消费者, 将能量更高效地向上层传递。本研究结果拓展了以往对寄居蟹生态地位的认识。

• 悬浮物对三亚珊瑚礁区浮游动物群落结构及其摄食的影响

  胡思敏, 周天成, 张琛, 刘胜, 李涛, 黄晖

  随着人类活动对珊瑚礁的影响日益加剧, 输入到近岸珊瑚礁区的悬浮物日益增多, 不仅影响珊瑚的生理, 也会对珊瑚礁生态系统基础生物生产过程产生影响。为了解悬浮物对珊瑚礁区浮游动物组成及摄食的影响, 于2015年4月在三亚典型岸礁区设置了昼夜连续观测站点(W4为悬浮物浓度高的站位, W5为对照站位), 分析了悬浮物波动对浮游动物群落结构的影响, 并用分子生物学方法结合室内实验, 研究了悬浮物对优势桡足类现场食物组成和摄食选择的影响。结果显示: 两个站位叶绿素a浓度偏低, 昼夜波动较大; W4站的悬浮物和叶绿素a浓度均高于W5站, 但W5站悬浮物中有机颗粒物组分比例(73.69%)高于W4站(46.09%); W5站浮游动物种类多样性和丰度均高于W4站。进一步摄食分析表明, 两个站位桡足类均以后生动物来源的有机碎屑为主要食物, 在W4站桡足类食物组成中浮游植物的比例也相对较高, 而在W5站桡足类还摄食较多的微型浮游动物。在摄食实验中, 高浓度的悬浮颗粒物显著提高了红纺锤水蚤(Acartia erythraea)的滤水率和摄食率, 但其食物组成却由以浮游植物为主转而以陆生植物碎屑为主, 说明浓缩海水中较高的悬浮颗粒物含量限制了桡足类的摄食选择, 使其摄食大部分有机碎屑作为补偿营养来源。研究结果表明, 高悬浮物浓度会影响浮游动物的摄食选择, 但悬浮物中高比例的有机碎屑可为浮游动物提供重要的补充食物来源, 支持其维持较高的生物量。

• 西沙群岛永乐环礁礁外坡沉积物中有机碳的含量与来源分析

  高洁, 余克服, 许慎栋, 黄学勇, 陈飚, 王永刚

  有机碳埋藏作用是碳循环过程的重要环节, 但迄今关于珊瑚礁沉积物中有机碳的研究却很少, 影响着对珊瑚礁碳循环的准确评估。本文以南海西沙群岛永乐环礁礁外坡的现代表层沉积物为材料, 分析其总有机碳(total organic carbon, TOC)含量、总氮(total nitrogen, TN)含量、有机碳同位素(δ13C)值以及沉积物粒度、叶绿素含量等指标。永乐环礁礁外坡的生态状况相对较好, 具有代表健康珊瑚礁生态系统沉积物中有机碳特征的潜力。结果表明: (1)永乐环礁礁外坡沉积物中的TOC含量在0.71~1.66mg·g-1之间, 平均为(1.23±0.3)1mg·g-1; TN含量在0.12~0.28mg·g-1之间, 平均为(0.20±0.05)mg·g-1; (2)C/N比值在6.16~7.59之间, 平均为(6.75±0.34); δ13C值在-17.49‰~-15.85‰之间, 平均为(-16.61±0.49)‰, 表明沉积物中的有机碳以海洋自生来源为主, 且主要来自底栖植物; (3)有机碳含量与水深负相关, 与叶绿素a含量和脱镁叶绿素含量正相关, 表明底栖植物控制的初级生产力是礁外坡有机碳含量的主要来源。结合全新世以来太平洋海域礁外坡沉积物沉积速率(2~5mm·a-1), 推测永乐环礁礁外坡有机碳埋藏通量约在3~8g·m-2·a-1之间。本研究为评估南海珊瑚礁对碳循环的贡献提供了新的信息。

• 两种造礁石珊瑚固碳能力初步研究*

  赵贺, 张峻菱, 王浩, 柯景召, 朱铭, 王爱民, 李秀保

  珊瑚礁是海洋中生产力水平最高的生态系统之一, 其碳循环受珊瑚光合作用、呼吸作用和钙化作用三大代谢过程的共同调节, 过程十分复杂。为探明珊瑚固碳能力, 明确其在光照和黑暗下固碳能力的变化过程, 本研究以取自三亚蜈支洲岛健康风信子鹿角珊瑚(Acropora hyacinthus)和丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)为研究对象, 基于碳酸盐体系分析方法, 通过设置光照、黑暗两种处理方式, 测定试验前后水体理化因子变化, 并根据CO2体系计算软件得出水体溶解无机碳(dissolved inorganic carbon, DIC)和二氧化碳分压(partial pressure of carbon dioxide, pCO2)含量。结果显示: 在光照条件下, 两种珊瑚所处水体总碱度(total alkalinity, TA)和酸碱度(pH)下降, 水温和溶解氧(dissolved oxygen, DO)上升, DIC和CO2被持续消耗, 产生碳汇效应; 黑暗条件下, 水体TA、pH和温度上升, DO下降, DIC和CO2持续释放, 产生碳源效应; 比较光暗处理结果后, 计算得出风信子鹿角珊瑚固碳率为0.00576mol·m-2·h-1; 丛生盔形珊瑚固碳率为0.00022mol·m-2·h-1, 风信子鹿角珊瑚固碳效率显著高于丛生盔形珊瑚(P<0.05); 两种珊瑚光合作用吸收CO2的量大于自身所产生的, 属于CO2的汇。综上所述, 两种珊瑚最终降低了水体TA、DIC和pCO2, 能够促进大气CO2向海水转移, 形成碱度汇和碳汇效应。

• 南海北部涠洲岛边缘珊瑚礁的生物侵蚀实验研究

  江绿苗, 陈天然, 赵宽, 张婷, 许莉佳

  在全球变化背景下, 边缘珊瑚礁面临着来自自然与人类的双重压力。海水富营养化引起的生物侵蚀加剧, 虽然较为隐蔽, 但却会对珊瑚群落的发育以及礁格架的稳定性产生不良影响, 是边缘珊瑚礁潜在的危害之一。本研究在南海北部涠洲岛三个典型的边缘珊瑚礁开展了近一年的原位侵蚀实验, 定量分析了珊瑚礁的生物侵蚀强度与侵蚀速率, 并结合卫星遥感监测的水体环境参数, 探究了珊瑚礁侵蚀与海水环境的关系。研究发现, 内部大型侵蚀生物的侵蚀速率相比侵蚀强度更能够指示海水富营养盐与高浊度环境, 而侵蚀强度能够体现侵蚀生物的群落演替阶段。此外, 将涠洲岛生物侵蚀速率数据与全球其他典型珊瑚礁区域进行对比, 发现涠洲岛生物侵蚀速率处于全球中等水平(以内部大型侵蚀生物为主导), 但在其所属的“人为边缘礁”类型中为较低水平。结合气候变化、城市化发展、礁体健康状况等趋势以及本研究结果, 推测涠洲岛的生物侵蚀可能会继续加强, 达到“人为边缘礁”的高侵蚀水平, 并进一步加剧珊瑚礁的退化。

• 聚焦退化珊瑚礁关键造礁石珊瑚类群的补充与恢复—以三亚西岛为例

  梁宇娴, 刘骋跃, 俞晓磊, 张浴阳, 练文科, 陈伦举, 黄晖

  在全球变化和人类活动不断加剧的背景下, 海南三亚西岛的珊瑚礁正处于退化状态。造礁石珊瑚群落以团块状为主, 分枝状珊瑚严重退化, 对环境敏感的鹿角珊瑚属占比降低, 且数量、种类明显减少。基于此, 本研究聚焦关键物种—鹿角珊瑚属(Acropora sp.)的补充和恢复, 利用无性培殖的珊瑚开展珊瑚礁生态修复试验。期望通过补充鹿角珊瑚属种类和数量, 改善西岛造礁石珊瑚群落, 促进受损珊瑚礁生态系统的功能恢复, 维护西岛及周边海域生态稳定, 本研究首先通过苗圃培育技术, 利用珊瑚树形苗圃和浮床式苗圃共培育鹿角珊瑚种苗2500株, 经6个月的培育后, 获得6221株大小为(13.1±1.7)cm的珊瑚用于底播移植; 随后采用铆钉法将上述珊瑚移植至西岛近岸原生礁石。结果表明: 移植8个月后, 移植珊瑚的存活率高达98%, 珊瑚平均大小为(19±0.17)cm, 平均生长速率为(0.73±0.17)cm·month-1·, 修复区活造礁石珊瑚覆盖率提高至43.83%, 其中鹿角珊瑚属的覆盖率为10.55%; 移植20个月后, 移植珊瑚的存活率为93%, 珊瑚平均大小为(26.2±5.7)cm, 平均生长速率为(0.60±0.28)cm·month-1 修复区活造礁石珊瑚覆盖率提高至61.49%, 其中鹿角珊瑚属的覆盖率为15.93%。总体来说, 本研究选择的珊瑚种类合适, 采用的珊瑚苗圃培育技术和铆钉法珊瑚底播移植技术可靠, 西岛退化珊瑚礁区鹿角珊瑚恢复效果显著。本研究可为我国典型近岸退化珊瑚礁生态系统的保护和修复提供参考, 并为未来我国珊瑚礁修复技术发展提供理论和技术支持。

• 三亚凤凰岛造礁石珊瑚迁移效果研究*

  张浴阳, 刘骋跃, 俞晓磊, 罗勇, 周天成, 练健生, 黄晖

  造礁石珊瑚既是构成珊瑚礁生态系统中的关键功能生物, 也是国家二级保护野生动物, 其数量的快速衰退已引起了广泛关注, 因此近年来我国对造礁石珊瑚以及珊瑚礁生态系统的保护正在逐步加强。海岸工程易对周边的珊瑚礁造成严重影响, 实施保护性迁移是降低工程对造礁石珊瑚影响的重要手段。为研究海南热带海域造礁石珊瑚迁移方法以及迁移保护的效果, 我们对三亚凤凰岛二期项目拆除工程影响海域内的造礁石珊瑚实施了保护性迁移及监测。迁移造礁石珊瑚个体共计16634株, 包括鹿角珊瑚属、牡丹珊瑚属、滨珊瑚属等18属造礁石珊瑚种类。迁移个体分别迁移至鹿回头海域6210株与西岛海域10424株。迁移珊瑚采用了三种移植方法, 分别为铆钉移植、小型移植礁体移植与直接摆放。在迁移至鹿回头和西岛两地8个月后, 迁移珊瑚平均存活率均在80%以上, 两地迁移珊瑚的总存活率为86.24%。调查的结果显示, 铆钉移植的方法存活率最高, 小型移植礁体和直接摆放的两种移植方法存活率稍低。迁移至西岛的珊瑚8个月平均生长了3.03cm, 的增长率为23.31%, 而鹿回头迁入的珊瑚平均生长了6.15cm, 增长率为58.74%, 高于迁移至西岛的珊瑚。迁移采用的三种移植方法的8个月的存活率均高于75%, 并且珊瑚的生长速率较好, 说明珊瑚适应迁入区环境。由以上结果来看, 此次保护性迁移珊瑚数量多, 涉及的珊瑚种类广, 在迁移后经受过两次台风的影响, 迁移结果具有一定的代表性。本研究中, 珊瑚迁移的效果达到了保护受拆除工程影响的造礁石珊瑚的目的, 可为未来的珊瑚迁移性保护提供重要经验。

• 波流共同作用下珊瑚礁海岸水动力特性数值模拟研究

  彭尔曼, 姚宇, 李壮志, 许从昊

  为研究波流共同作用下珊瑚礁海岸附近水动力特性, 本文基于雷诺平均的Navier-Stokes方程(Reynolds-averaged Navier-Stokes equations, RANS)建立了2维数值波流水槽, 分别采用k-ωSST湍流模型模拟湍流和流体体积法(volume of fluid, VOF)追踪自由液面。模拟定常正向流和反向流, 并与只考虑波浪的情形进行对比, 重点分析了水流对沿礁波高、平均水位以及破碎带附近波生流、湍动能和雷诺剪切应力的影响。结果表明, 相对于纯波浪的情况, 正向流使礁坪波高和增水减小, 反向流使礁坪波高和增水增大, 增减幅度随水流流量的增加而增大, 正向流影响下破碎带附近沿水深方向整个水体均为向岸流, 反向流影响下破碎带附近波谷上方为向岸流下方为离岸流, 波谷下方水流强度均随着流量的增加而增大; 破碎带附近的湍动能和雷诺剪切应力的随着正向流流量的增加而减小, 随着反向流流量的增加而增大。