《研究显示不断变热的海洋正在削弱南海北部珊瑚礁的“避难所”潜力》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2022-03-06
  • 近日,中国科学院南海海洋研究所陈天然、陈泽生等研究人员,与自然资源部南海局莫少华、张文静等合作,在边缘珊瑚礁热“避难所”问题的研究上取得新进展,相关研究成果近日发表在Science of The Total Environment(《总体环境科学》)上。

    全球变暖、持续上升的海温不断逼近(或已经超越)热带珊瑚的耐受极限,导致全球爆发严重白化事件越发频繁。寻找“避难所”(某些礁区具备特定的环境因素,能够抵消强太阳辐射或高温带来的热胁迫效应,从而保护珊瑚 “逃过”严重白化),对珊瑚礁的保护和人工修复等越发重要。其中,“边缘珊瑚礁”(相对高纬度珊瑚礁、浑浊水体珊瑚礁等)被认为具有一定的潜力,但国际上一直争议不断。

    南海北部的岸礁是全球典型的边缘珊瑚礁。传统观点认为,人类活动是导致这些珊瑚礁退化的主要因素,因此只要有效保护、控制不利影响,这些岸礁就可以成为气候变暖下造礁珊瑚的热避难所。

    研究人员从近39年(1982-2020)的高分辨率卫星遥感水温资料中提取了南海北部珊瑚礁区的海洋热浪(MHW)事件,加上对2020年夏季爆发的极端MHW以及大面积珊瑚白化事件的详细剖析,从极端气候事件的角度对边缘珊瑚礁的避难所潜力的评估提出了新的见解。   

    研究发现,2000年左右是一个“分水岭”,之前的MHW和珊瑚白化主要与强El Nino事件联系紧密;然而随着气候持续变暖,之后(尤其是近10年)的MHW几乎可以发生在ENSO的任何相位(强El Nino、弱El Nino、甚至La Nina);并且MHW爆发的频率、强度、和持续时间均在显著增加。

    研究认为,南海北部边缘珊瑚礁不能提供长期的热避难所功能;应对大尺度的气候变化以及极端气候事件,单靠局地的保护措施显得无能为力,或许有效控制全球变暖才是最终的解决途径。

    本研究得到南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)团队项目(GML2019GD0206)和国家自然科学基金(42076065、42175043、42176118)的资助。

    相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.154100

  • 原文来源:http://www.scsio.cas.cn/news/kydt/202203/t20220303_6382161.html
相关报告
  • 《研究发现珊瑚礁正远离赤道水域》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2019-07-23
    • 根据《海洋生态学进展系列》(Marine Ecology Progress Series)期刊最新发表的一项研究成果,珊瑚礁正从赤道水域撤退,并在更温和的地区建立新的珊瑚礁。研究人员发现,在过去四十年中,热带珊瑚礁上的珊瑚幼虫数量下降了85%,而亚热带珊瑚礁上的幼虫数量则增加了一倍。 Bigelow海洋科学实验室的高级研究科学家也是该论文的第一作者Nichole Price提到,气候变化似乎正在重新分配珊瑚礁,同样,它也正在改变许多其他海洋物种。这明显的趋势令人震惊,但他们还不知道新的珊瑚礁是否能够适应令人难以置信的热带系统多样性。 随着气候变化使海洋变暖,亚热带环境变得比珊瑚的传统生长地赤道水域更有利于珊瑚生长。这使得漂浮的珊瑚幼虫能够在新的海域定居和生长。这些亚热带珊瑚礁可以为受气候变化挑战的其他物种提供避难所,并为保护这些羽翼未丰的生态系统提供新的机会。 研究人员认为,只有某些类型的珊瑚能够到达这些新的位置,这取决于微小幼虫在它们有限的脂肪储存用完之前可以在水流中游走和漂移多远。由于收集遗传和物种多样性数据的费用很高,所以目前大多数新珊瑚礁的确切成分尚不清楚。 冲绳科学技术研究生院副教授Satoshi Mitarai表示,生态系统正在向融合从未共存过的新物种过渡,目前尚不清楚这些系统达到平衡需要多长时间。什么是本地物种,生态系统何时发挥作用或陷入崩溃,界限确实已经开始模糊了。 当幼虫在远离它们起源礁石的合适海底定居时,新的珊瑚礁就会生长。研究小组检查了赤道以北和以南高达35度的纬度,发现珊瑚礁的移动完全反映在两侧。该文件评估了“难民珊瑚”在未来何时何地可以解决——可能带来新的资源和机遇,如渔业和旅游业。 研究人员来自6个国家的17个机构的国际组织,他们编制了一个可追溯到1974年有记录保存开始时的全球研究数据库。他们希望其他科学家将加入到编制数据库的队伍来,使数据库越来越全面,对其他的研究问题越来越有用。 加州大学北岭分校教授Edmunds提到,这篇论文的结果强调了真正长期研究记录珊瑚礁群落变化的重要性。他们在这次分析中发现的趋势非常难以觉察,但在了解未来几十年珊瑚礁如何变化方面具有最重要的意义。随着珊瑚礁危机的加深,国际社会将需要加强努力,结合和综合他们在这项研究中取得的成果。 珊瑚礁是错综复杂的互联系统,物种之间的相互作用使其健康运作。目前尚不清楚哪些其他物种,如促进脆弱珊瑚幼虫生存的珊瑚藻,也正在扩展到新的海域,或者如果没有它们,幼小珊瑚的成长程度如何。Price想要研究新珊瑚礁中物种的关系和多样性,以了解这些不断变化的生态系统的动态。 Price也提到,关于哪些物种正在进入这些新海域的问题仍然存在很多问题,而且他们还不知道这些年轻珊瑚在更长时间内的命运。他们看到在珊瑚礁生态系统中变化是令人难以置信的,需要努力记录这些系统是如何工作的,并了解可以采取哪些措施来挽救它们。 美国国家科学基金会海洋科学部的项目主任Davi认为,这份报告解决了海域变暖是否导致珊瑚数量增加的重要问题。这是否为珊瑚礁的可持续性提供了希望,需要更多的研究和监测。 (傅圆圆 编译) 图片源自网络
  • 《研究揭示人类活动改变南海北部珊瑚礁数千年的发育模式》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2021-01-26
    • 近日,中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室研究员陈天然与澳大利亚昆士兰大学赵建新教授等合作,在南海北部珊瑚礁发育模式研究上取得最新进展,相关研究成果发表在《Science of The Total Environment》(《总体环境科学杂志》)上。 珊瑚礁以其极高的生物多样性和极高的初级生产力,被誉为“蓝色沙漠中的绿洲”和“海洋中的热带雨林”。然而,全球珊瑚礁已进入了一个以“人类活动显著改变地球系统”为特征的新纪元——“人类世”。对珊瑚礁的影响主要在于温室气体排放、全变变暖导致珊瑚白化、死亡事件频发,以及局部的人类活动导致区域尺度的珊瑚群落退化。相对于远离大陆的大洋珊瑚礁,近岸珊瑚礁除受到气候变化的胁迫外,还叠加了强烈的人类活动干扰,大多呈现急剧退化的趋势,即逐渐过渡到(或已经成为)边缘珊瑚礁。 南海作为西太平洋最大的边缘海之一,具有丰富的珊瑚礁和珊瑚群落资源,但也是受人类活动影响最显著的区域之一。近几十年来,南海多地的珊瑚群落出现了珊瑚覆盖度和多样性锐减。然而,珊瑚群落退化和珊瑚礁生态系统保护之间的矛盾一直困扰着南海北部珊瑚礁管理和资源可持续利用。迫切需要基于了解该区珊瑚群落发育影响及驱动因素,进而采取紧急而有效的管理模式。水下观测可以提供珊瑚覆盖率和多样性的定量评估,但是这种观测在南海和印度太平洋大多数区域都非常缺乏,即使有也无法达到长期、连续监测。制约了全面、深入了解南海珊瑚礁退化历史及其“病因”。 高精度U-Th放射性同位素定年技术,可以重建珊瑚死亡历史,为珊瑚礁群落动态过程的认识提供丰富的科学依据。研究人员通过高精度U-Th放射性同位素测年技术,测定了南海北部涠洲岛约100个块状和枝状的珊瑚样品,并对死亡年代和物种进行了分析,发现南海北部珊瑚大量死亡、珊瑚礁的退化其实早在20世纪50年代左右就已经发生,与“人类世大加速期”吻合,远早于现代观测的记录,并在20世纪80年代以来珊瑚死亡频率和程度逐渐增加,并出现珊瑚覆盖率急剧降低和优势种改变等变化。研究还发现陆地上(被抬升)的古珊瑚礁沉积主要由鹿角珊瑚构成,并且其年代分布于晚全新世(3000 yr BP)以来,说明数千年以来南海北部岸礁区很可能是以鹿角珊瑚为优势种的顶级生态模式,而“人类世大加速”后的短短50年,人类活动已经彻底改变了珊瑚礁保持了数千年的发育模式,而逐渐“边缘化”。 根据珊瑚死亡年代的分布曲线,研究人员将珊瑚死亡高峰与近50年来各个时期发生的具体极端气候事件(如冬季冷事件、El Nino高温事件)以及人类活动(如捕鱼、海水养殖、农业开垦、旅游开发、基础建设)一一关联,找出了“病因”,指出该区人类活动的破坏远超气候变化的影响。 根据研究结果,研究人员针对Prof. Hughes等提出的“南海珊瑚礁之问”(“The wicked problem of China’s disappearing coral reefs”,详见Hughes, et al. 2013, Conservation Biology)作出了解答。并提出建议:优先根据珊瑚礁生态系统功能,找出珊瑚礁生态系统退化的驱动因子,并根据区域差异制定切实可行的管理政策。建议建立有效海洋保护区域体系,以应对区域尺度到全球尺寸珊瑚礁退化;对于严重干扰的近岸珊瑚礁,自我恢复潜力小,应有选择性地培育珊瑚物种和创新的恢复技术;施行长期、持续的珊瑚礁监测方案,以了解近岸珊瑚礁的恢复进程。 本项研究得到国家自然科学基金(41676049、41476038)、南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)团队项目(GML2019GD0206)和广东省自然科学基金(2018A030313142)资助。 相关论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004896972035395X