《Nature Communications:探索威胁珊瑚礁的隐藏热浪》

  • 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:2023-02-04
  • 2019年4月至5月,尽管没有厄尔尼诺现象,但南太平洋中部法属波利尼西亚莫雷阿岛附近的珊瑚礁遭受了严重的长期热白化。由香港科技大学海洋科学系领导的国际研究团队调查了这一反常的珊瑚白化事件。研究表明,这一意外事件与反气旋涡有关,这些旋涡使海平面升高,并将热水集中在珊瑚礁上,导致水下海洋热浪在很大程度上潜藏在地表。研究结果最近发表在《Nature Communications》上。
    大多数珊瑚白化模式的研究都依赖于海面水温的测量,这些利用卫星在广阔区域进行的表面测量很有价值,但无法检测到来自地表外源热对海洋浅表层生物的影响。研究人员利用遥感海面温度与高分辨率、长期原位温度和海平面异常观测组合,分析了2005至2019年15年来在莫雷阿岛收集的数据。结果表明,反气旋在开阔海洋中通过岛屿时会引起海平面上升,并将内波推入更深的水域。内波沿着海洋温暖表层和下面较冷层之间的界面传播,可以频繁冷却珊瑚礁栖息地。目前的研究表明,由于反气旋,内波在2019年初以及一些早期的热浪期间没有冷却,导致珊瑚礁意外加热,进而导致大规模的珊瑚白化和死亡。不幸的是,2019年广泛的珊瑚死亡抵消了过去十年来在莫雷阿岛周围发生的珊瑚群落的恢复。如果研究人员只能获得海面温度数据,那么2019年严重而持久的海洋热浪就会被忽视,由此产生的灾难性珊瑚白化可能被错误地归因于海温升高的原因。该研究为在不断变化的海洋动力学和气候背景下评估沿海生态系统的未来提供了一个有价值的参考依据。
    这项由HKUST主导的研究是与加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所、加州大学圣巴巴拉分校、加州州立大学北桥分校和佛罗里达州立大学的科学家团队合作进行的。这项研究的基础数据是通过在莫雷阿岛珊瑚礁长期生态研究(LTER)地点进行的长期物理和生态观察而实现。这里进行的长期分析,以及对岛屿和沿海海洋群落所有深度的物理条件和生物动态的同步监测,是未来保护海洋中脆弱生物资源的模型。(李亚清 编译)

  • 原文来源:https://hkust.edu.hk/news/research-and-innovation/fathoming-hidden-heatwaves-threaten-coral-reefs?cn=1
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    • 英国国家海洋中心(NOC)的最新一项研究表明,深海峡谷中的生物多样性和冷水珊瑚的存在与上升的流速和峡谷地形有关。研究还表明,从预测模型中排除有关深海洋流和波浪可能会导致对珊瑚分布错误判断的信息。 这项研究的重点是惠塔峡谷(Whittard Canyon),一个位于比斯开湾的大峡谷系统,它包含了英国唯一的深海海洋保护区。峡谷被认为是支持冷水珊瑚生长的生物多样性热点区域,冷水珊瑚不需要光照,可以生活在数百米水深处。珊瑚礁可能有数千年的历史,受到捕鱼和气候变化的威胁。 在一系列到峡谷的研究考察中,研究小组使用了NOC的遥控飞行器Isis和一架水下滑翔机来了解内波在影响物种分布中的作用。与表面波相反,内波发生在海洋内部,当水柱试图抵消不同密度层之间的干扰时,内波就会形成振荡或“波”。 研究人员认为,大多数深海动物依赖于从表层水下沉的食物颗粒。当内波与峡谷壁接触时,会导致水流速度加快,波浪破碎或反射,就像在海滩上一样。这些过程重新悬浮和浓缩了珊瑚和其他物种赖以生存的食物颗粒,在这些区域,可以看到越来越多的物种,特别是冷水珊瑚。这些发现很重要,可以表明,生物多样性预测(不包括内波数据)可能误判了峡谷冷水珊瑚的出现范围,这对海洋管理有影响。 该团队计划明年重新调查峡谷,并正在进一步研究内波如何塑造深海环境。这项工作由国家能源委员会的MAREMAP计划、能源委员会的代码图项目(批准号258482)、欧洲委员会的FP7知识产权赫敏计划、环境碎片整理计划和国家能源委员会的等级计划(批准号NE/R015953/1)资助。 (王琳 编译)
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    • “白化”是一种可能危及珊瑚及其所支撑的多种海洋生态系统的事件。在白化过程中,高温或其他压力会导致珊瑚排出共生菌,而这种有益的、颜色鲜艳的微生物通常会与珊瑚分享过剩的能量和营养。白化最终会使珊瑚缺乏营养和能量,危及整个珊瑚礁生态系统。在过去20年里,科学家们意识到,其他微生物对珊瑚的健康至关重要,包括生活在珊瑚表面和珊瑚组织中的细菌群落,这些细菌构成了珊瑚的微生物群。白化之前的高温会破坏珊瑚的微生物群落,使珊瑚容易生病。 最近,有研究团队揭示了珊瑚体内细菌的多样性,以及细菌随时间变化的规律,该成果发表在《Nature Communications》杂志上。该研究首次对健康珊瑚进行了全面调查,结果显示出了惊人的珊瑚细菌的多样性,珊瑚体内不同的部分可以容纳不同种类的细菌。此外,他们还揭示了各种珊瑚物种中相对健康的珊瑚微生物群落的样子,以及珊瑚微生物群落是如何形成和进化的。了解这些微生物群可能有助于预测哪些珊瑚能够在热浪或疾病爆发时存活下来。 研究小组从大堡礁236种不同的健康珊瑚中采集了691种小组织样本。并从每一种珊瑚中提取了三种不同组织的样本:碳酸钙骨架、内部组织和外部黏液层。采样的珊瑚包括了不同的物种,这些物种已经独立进化了数千万年。研究人员对这些组织样本中细菌的DNA片段进行测序,用以认识健康微生物群落中每种珊瑚物种和组织的细菌类型。结果显示,黏液、骨骼和软组织都含有不同的微生物群落,而且不同组织类型的细菌种类丰富多样。总的来说,骨骼中细菌的多样性是最大的,而黏液微生物组多样性最弱。研究小组还发现,珊瑚物种在其组织微生物群落的组成上差异最大。虽然黏液微生物群落也因珊瑚种类而异,但它们也受到位置、温度和深度等环境因素的强烈影响。珊瑚物种之间的主要差异揭示了珊瑚和它们的微生物之间复杂联系的年龄。研究人员发现,远亲珊瑚更有可能拥有高度不同的微生物群落。亲缘关系较近的珊瑚通常具有相似的微生物群落。这种被称为系统共生的模式,在珊瑚石质骨骼内部的微生物群落中最为明显。尽管研究小组发现许多珊瑚与细菌的联系可能是最近才建立的,但在数百万年的时间里,至少有四种细菌与某些珊瑚群一起进化而来。现在,研究人员希望收集更多关于健康珊瑚微生物群落的数据,以了解为什么某些物种的微生物群落类型存在显著差异,并研究同一珊瑚中的不同组织建立和维持不同的微生物群落的机制。(吕钊编译;张灿影审校) 信息来自中国科学院海洋所《海洋科学快报》2018年第44期