近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室（LMB）黄晖研究员团队在南海造礁石珊瑚的空间分布格局驱动因素及其环境适应机制方面取得新研究进展，相关成果以“Distribution patterns of reef-building corals in the Northwest Pacific and their environmental drivers”和“Local adaptation of trophic strategy determined the tolerance of coral Galaxea fascicularis to environmental fluctuations”发表在Science of the total Environment上。LMB助理研究员黄林韬、俞晓磊分别为论文的第一作者，研究员黄晖为通讯作者。 珊瑚礁具有重要的生态系统服务功能与极高的生物多样性。近年来，全球珊瑚礁因为海水温度异常、海洋酸化和人类活动等因素而出现严重退化。造礁石珊瑚作为珊瑚礁的框架生物，对珊瑚礁的形成与维持具有重要作用。南海的造礁石珊瑚资源丰富，其物种数量接近被称为生物多样性热点区域的“珊瑚三角区”。然而受限于对南海造礁石珊瑚生物地理分布的系统认识，其物种的空间分布格局及其驱动因素仍然不明确。此外，南海造礁石珊瑚分布广泛，从福建沿岸到南沙群岛都有造礁石珊瑚的分布，其中广布种的分布纬度跨度甚至可超过15°，对于物种跨纬度梯度分布的适应性机制也有待进一步的研究。 研究通过对历史数据进行汇编，收集南海珊瑚物种的存在/缺失数据并完善了南海珊瑚物种分布数据库。随后集合形成西北太平洋海域15个生态区的造礁石珊瑚分布数据集，基于此研究南海及其邻近海域造礁石珊瑚物种多样性和分布模式，并探讨其主要的环境驱动因素。南海造礁石珊瑚分布数据汇编结果表明，南海离岸岛礁生态区共分布有536种造礁石珊瑚，进一步明确了南海具有极高的造礁石珊瑚物种多样性。随后的分析结果表明西北太平洋的造礁石珊瑚物种丰富度呈现明显的纬度多样性梯度格局。珊瑚群落β多样性分解的结果表明，β多样性嵌套组分主要出现在低纬度和高纬度珊瑚礁区之间，而相同纬度之间群落的β多样性主要以周转组分为主，其中高纬度地区的周转组分更为显著。进一步结合环境因子发现，珊瑚α多样性和β多样性模式都受到环境过滤效应的影响。其中，温度（尤其是冬季温度）以及光照强度对物种丰富度和β多样性格局都有显著影响，表明低温和光限制是珊瑚群落沿纬度梯度分布的主要环境过滤器。而高纬度地区温度和浊度的差异是造成群落间周转组分形成的主要原因。上述发现明确了南海造礁石珊瑚的物种资源状况，阐明了南海及其邻近海域不同生态区造礁石珊瑚的分布格局及其驱动因素，并指出环境过滤效应在珊瑚分布格局形成中的重要作用。 南海跨纬度的环境梯度背景下，探究珊瑚如何适应差异环境而生存，是了解南海珊瑚现有分布并预测其在气候变化下未来命运的基础。前期室内模拟实验发现南海广布物种丛生盔形珊瑚能够通过独特的生理权衡机制适应光照梯度差异（Yu et al,Coral Reefs,2023）。在此基础上进一步对其开展了跨区域（南沙→三亚，跨10纬度）的原位移植实验，从营养生态学角度揭示了其对环境差异的适应策略。结果表明，不同纬度来源的丛生盔形珊瑚对较高纬度低温和弱光环境具有不同的适应策略。在适应三亚鹿回头湾环境季节波动过程中，相比于来自南沙的丛生盔形珊瑚，三亚本地丛生盔形珊瑚的生理耐受性更强。从营养物质组成角度，揭示了三亚本地丛生盔形珊瑚能够通过调节脂肪酸结构（降低饱和脂肪酸占比，提高多不饱和脂肪酸占比）以适应环境季节波动的营养策略。而摄食能力较差导致脂类储存不足，及其对于关键功能脂肪酸合成途径的受阻，是南沙来源丛生盔形珊瑚无法适应三亚鹿回头湾环境季节波动的主要原因。因此，研究认为丛生盔形珊瑚对环境变化的耐受性取决于其本地适应的营养策略。此外，研究结果强调了热带典型造礁石珊瑚在短时间内可能无法轻易实现相对高纬度区域珊瑚对季节性环境波动的快速适应，从而对全球变化背景下造礁石珊瑚“北移”的避难所理论提出质疑。 上述研究通过解析南海造礁石珊瑚的空间分布格局驱动因素及其环境适应机制，为南海造礁石珊瑚物种资源的保护提供了重要的科学依据。研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目、广东省科技规划项目、广州市科技规划项目的资助。 相关论文信息： 1.Huang L,Jiang L,Zhang Y,Yuan T,Sun Y,Liu C,Lei X,Yuan X,Lian J,Liu S,Huang H(2024)Distribution patterns of reef-building corals in the Northwest Pacific and their environmental drivers.Science of The Total Environment 946:174429 2.Yu X,Liu C,Jiang L,Huang L,Luo Y,Zhang P,Zhang Y,Liu S,Huang H(2024)Local adaptation of trophic strategy determined the tolerance of coral Galaxea fascicularis to environmental fluctuations.Science of The Total Environment 943:173694 3.Yu X,Jiang L,Luo Y,Liu C,Zhang Y,Huang L,Zhang P,Yuan X,Huang H(2023)Role of feeding and physiological trade-offs in sustaining resilience of the coral Galaxea fascicularis to light limitation.Coral Reefs,2023,42(6):1297-1312. 论文链接： https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.174429 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.173694 https://doi.org/10.1007/s00338-023-02434-z 查看详细>>

日益增加的极端天气事件要求相应加强海岸保护。人工珊瑚礁的设计旨在大幅增加单位投影面积波浪能量耗散，以合理的成本保护海岸线免受风暴强度增加。同时，珊瑚礁石的模块化和多孔设计为海洋生物提供了庇护，使安装变得容易。 美国麻省理工学院的一项研究表明，具有与其组成成分不同的宏观特性的建筑材料可以将天然和现有人工鱼礁的波浪能耗散增加一个数量级以上，同时提供生物相容性环境。研究者通过适当的流体动力学建模和实验测试优化了它们的设计，验证了它们的性能，并表征了它们的建造可持续材料。（熊萍编译） 查看详细>>

珊瑚礁是全球生物多样性的中心，但正面临严重的威胁。声景是珊瑚礁环境中由鱼类和海洋无脊椎动物产生的声音，在受损或退化的珊瑚礁上，声景可能会减少甚至消失，对珊瑚幼虫定居产生阻碍，而幼虫是影响珊瑚礁生态稳定的重要因素。 伍兹霍尔研究所（WHOI）评估了通过丰富受损珊瑚礁的声景以提高珊瑚幼虫定居率的效果。研究人员使用定制的太阳能驱动声学播放系统，让Porites astreoides幼虫暴露于珊瑚礁声音之中。结果表明，在声音丰富的地点，Porites astreoides的定居率显著更高，平均比没有声音增强的对照礁石地点多1.7倍（最多可达7倍）的定居。定居率随着距离声源的增加而降低，但在至少30米的距离上仍保持高于对照水平。 该研究揭示了丰富的声景可以促进珊瑚幼体定居，对于维持和恢复珊瑚礁种群至关重要，为科学家、管理人员和修复从业者重建珊瑚礁提供了一种有前景的新方法。（傅圆圆编译） 查看详细>>

人为和自然压力因素，包括气候变化、过度捕捞、疾病、富营养化和飓风，导致了珊瑚覆盖损失，从而导致藻类空间扩大。传统上，干扰的影响是通过记录珊瑚礁的底栖覆盖来记录的，但这可能不足以反映其他生态系统过程。 为了探索珊瑚礁水扰动指标的潜力，科学家对美属维尔京群岛的圣约翰岛上8个不同的珊瑚礁进行了为期7年的微生物调查，时间跨度从2016年到2022年，检查了的底栖覆盖和珊瑚礁水营养物质和微生物，包括两次主要干扰：2017年的飓风艾尔玛和玛丽亚以及2020年开始的石珊瑚组织损失病（SCTLD）爆发。 结果表明：疾病爆发与底栖栖息地的最大变化相吻合，表现为藻类覆盖率的增加，尤其是入侵性藻类Ramicrusta。尽管采样时间点对珊瑚礁水营养组成和微生物群落β多样性的变化贡献最大，但飓风和疾病的干扰都导致了氨浓度的增加，这一机制可能有助于观察到的微生物群落变化。研究者识别出10个对氨浓度增加敏感和有预测性的微生物类群。 研究强调了将微生物进一步纳入监测计划和研究中的重要性，因为它们能够捕捉和预测珊瑚礁生态系统的干扰影响。（傅圆圆编译） 查看详细>>