在细胞水平上对高温珊瑚白化的初步研究

全球变暖背景下的异常高温能够导致珊瑚及其虫黄藻组成的共生体系崩溃,虫黄藻大量损失,出现珊瑚白化,并可能进一步导致珊瑚礁生态系统退化.文章通过对6种造礁石珊瑚的急性高温胁迫实验,分析不同种属的石珊瑚虫黄藻共生体系对高温的耐受性差异,为全球变暖背景下珊瑚群落演替趋势提供理论依据.结果显示:1)在急性高温胁迫下,石珊瑚耐受的差异性与其形态有关,枝状珊瑚耐受性最低,在高温胁迫下最先白化、死亡,而叶片状和块状珊瑚对高温的耐受性较强,这与野外珊瑚礁白化的现场观测结果一致.2)在高温胁迫下,不同种属珊瑚共生虫黄藻损失的方式不同:珊瑚持续排出虫黄藻,如鹿角杯形珊瑚 Pocillopora damicornis;珊瑚先排出一定的共生藻,之后珊瑚组织携带大量虫黄藻与珊瑚骨骼分离,如风信子鹿角珊瑚 Acropora hyacinthus 和松枝鹿角珊瑚 Acropora brueggemanni;先排出部分虫黄藻后,虫黄藻以有丝分裂增殖的方式迅速补充其数量,如十字牡丹珊瑚 Pavona decussata;虫黄藻细胞直接坏死而损失虫黄藻,如澄黄滨珊瑚 Porites lutea.研究强调,预测珊瑚对全球变化的响应问题时,应当同时考虑珊瑚宿主和共生藻的作用.     

珊瑚脂质是其共生虫黄藻密度降低时的重要能量来源

近年来珊瑚白化现象日益严峻。白化意味着珊瑚共生虫黄藻密度的降低,然而目前关于珊瑚体内的脂质在虫黄藻密度降低时对维持能量供给稳定的意义尚不清楚。本研究以2020年3月和6月在西沙群岛采集的帛琉蜂巢珊瑚(Favia palauensis)和澄黄滨珊瑚(Porites lutea)样品为材料,通过生理参数(虫黄藻密度、脂质含量)与地球化学指标(虫黄藻的稳定氮同位素δ¹⁵N_z值)相结合的方法,探讨了珊瑚脂质对虫黄藻密度及其光合作用强度变化的响应。结果显示,夏季两种珊瑚的虫黄藻密度和δ¹⁵N_z值均显著下降,意味着夏季虫黄藻密度降低导致了其光合作用强度的降低。与此同时,两种珊瑚的脂质含量也显著下降,并且脂质含量与虫黄藻密度、δ¹⁵N_z值之间均呈正相关关系,这说明珊瑚脂质含量与虫黄藻光合作用强度的变化之间存在耦合关系。当光合作用强度降低时,珊瑚可以通过消耗其自身储存的脂质更好地维持能量供给的稳定,这对提高环境胁迫的适应能力以及抗白化能力具有重要意义。     

适度热胁迫对造礁石珊瑚热耐受性影响的研究

在气候变暖导致全球珊瑚礁加速退化的背景下,珊瑚的热耐受性是决定珊瑚礁命运的关键.本研究对三种造礁石珊瑚(澄黄滨珊瑚;十字牡丹珊瑚;鹿角杯形珊瑚)进行了室内短期驯化模拟实验.结果显示:(1)三种造礁石珊瑚在经历32℃与34℃高温胁迫时,珊瑚共生虫黄藻密度、共生虫黄藻暗适应后最大光量子产量(Fv/Fm)都会降低,半胱氨酸d...     

全球变暖和核电站温排水对大亚湾滨珊瑚钙化的影响

全球变暖引起的珊瑚白化和珊瑚钙化能力减弱,对全球珊瑚礁生态系统构成了严重威胁.在这样的背景下,相对高纬度海域石珊瑚(Scleractinia)群落被认为是珊瑚物种延续的最后避难所.通过分析大亚湾海域持续生长46年(1962-2007年)的滨珊瑚Porites骨骼参数(生长率、密度和钙化率),研究相对高纬度海域石珊瑚钙化对全球变暖以及人为热排放的响应模式.结果显示,滨珊瑚平均生长率、密度和钙化率分别为0.97cm·a-1(0.41-1.32cm·a-1)、1.45g·cm-3(1.17-1.65g·cm-3)和1.40g·(cm2·a)-1[0.59-1.93g·(cm2·a)-1].海表温度(SST)是该海域石珊瑚钙化的主导控制因素.1962-1993年,全球变暖、SST上升对大亚湾滨珊瑚生长有缓解冬季低温胁迫、促进骨骼钙化的作用.然而,随着SST持续上升以及大亚湾核电站的运行,全球变暖与核电站温排水对滨珊瑚骨骼形成高密度带造成抑制作用,导致自1993年以后滨珊瑚骨骼生长率和钙化率呈下降趋势,并出现1997-2001年和2006年的低谷.因此,全球变暖,至少是初期,对相对高纬度海域石珊瑚钙化乃至珊瑚礁发育是有促进作用的.但随着SST持续上升,加上ENSO等极端高温事件以及人类活动的影响,可能在未来会出现相对高纬度海域的大面积石珊瑚白化.     

升温胁迫对珊瑚及其共生藻影响的初步研究

石珊瑚失去共生藻或光合色素就会发生白化.以石珊瑚体内、外正常与异常共生藻浓度及比例变化、珊瑚表面共生藻密度为参数,研究了3种珊瑚在3种温度(26℃、31℃、34℃)下的响应.结果表明,在未受(26℃)或受到较小(31℃)温度胁迫时石珊瑚体内、外共生藻浓度及比例保持稳定,正常共生藻占优势;受较强温度(34℃)胁迫时异常共生藻迅速占优势,游离出的共生藻增多,且3种石珊瑚都在该温度下48h内白化.石珊瑚及其共生藻处在相对稳定的共生体系中,受温度胁迫后大量共生藻游离出共生体系而发生白化至死亡.     

异养营养对丛生盔形珊瑚代谢及共生藻光合生理的影响

本文以三亚鹿回头近岸海域内的优势种造礁石珊瑚——丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)为研究对象,以丰年虾(Artemia salina)无节幼体为饵料,研究了异养营养对丛生盔形珊瑚光合作用与呼吸代谢的影响。结果表明:异养营养的输入能够增加丛生盔形珊瑚的共生虫黄藻密度以及色素含量,并能够显著提升其光合作用与呼吸速率,然而单个虫黄藻的光合速率降低,这与虫黄藻密度增加引起的遮蔽效应有关。从营养角度来看,异养营养的输入能够使丛生盔形珊瑚有机碳的净积累速率提升约44.5%。本研究结果显示异养营养的输入能够促进丛生盔形珊瑚的光合与呼吸代谢,且这种情况下丛生盔形珊瑚的营养模式更为健康。     

重金属铜污染对石珊瑚生长影响的实验研究

分布于热带海洋的珊瑚礁是重要的生态学资源.受全球环境变化和人类活动的影响,珊瑚礁正处于退化之中,其中重金属污染是人类活动影响珊瑚礁的重要方面.国际上不少研究初步探索了珊瑚对一定浓度重金属的响应,我国类似的研究尚不多.本文通过72h的急性毒性测试,研究重金属Cu2+污染对6科7属石珊瑚的影响,以了解重金属污染对石珊瑚所造成的伤害和石珊瑚对Cu2+污染的生态反应.实验结果显示,随着Cu2+浓度的增加,与珊瑚共生的虫黄藻密度呈现先短暂上升而后持续下降的趋势,直致珊瑚白化;Cu2+污染对块状滨珊瑚毒性影响最大,在浓度超过40·7μg·L-1时即致其死亡.Cu2+污染胁迫下所有试验珊瑚的触手伸展活动都出现异常,显示Cu2+污染对珊瑚生存有明显的影响.     

高温白化事件可提高涠洲岛澄黄滨珊瑚（Porites lutea）的耐热性

近年来,全球气候变暖引起的海水表层温度上升导致大规模珊瑚白化事件频繁发生,严重损害了珊瑚礁的生态健康。为了揭示白化事件对澄黄滨珊瑚（Porites lutea）耐热性的影响,进一步探索滨珊瑚对高温的生理响应,本研究对广西涠洲岛2020年夏季极端高温白化事件前、后的澄黄滨珊瑚进行了高温胁迫对比实验,并进行了生理生化指标分析。结果显示:（1）两组澄黄滨珊瑚对高温胁迫的响应模式一致,均表现为珊瑚触手收缩,虫黄藻密度、最大光量子产量（Fv/Fm）和叶绿素a含量明显降低,抗氧化物（总超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、还原型谷胱甘肽）和铵同化酶（谷氨酰胺合成酶）活性（含量）先升后降;（2）经历高温白化事件后的澄黄滨珊瑚生理指标表现更佳,其抗氧化物和铵同化酶都始终保持高的活性及灵敏的响应。这意味着涠洲岛的澄黄滨珊瑚经历高温白化事件后,可以通过提高抗氧化物和铵同化酶活性来提升耐热性,是其应对全球变暖的策略之一。本研究还揭示了涠洲岛澄黄滨珊瑚应对极端高温的生理响应模式,为珊瑚礁保护和生态修复提供了理论支持。     

珊瑚褪色的原因

美国国家海洋与大气管理局证实 ,过去几年的海洋研究显示 ,印度洋和太平洋出现前所未有的珊瑚褪色现象 ,这是海面温度较高所致。生物礁科学家都知道 ,温度变化作用于珊瑚 ,引起其体内虫黄藻和共生藻类的排出 ,或使共生藻褪色。最早报道波多黎哥、杰梅卡、佛罗里达南部和其它加勒比海域珊瑚褪色是在８０年代。研究人员在调查珊瑚褪色原因时发现 ,１９８６年至１９８７年 ,加勒比海水温升高近２℃。在其后的１０年中 ,温度升高引起的珊瑚褪色事件继续发生。在某些情况下 ,珊瑚褪色似乎是由于厄尔尼诺引起海面温度升高所致。然而 ,有时并非出现…     

三亚造礁石珊瑚虫黄藻光合作用效率的日周期及其调控因素

珊瑚与虫黄藻的共生是珊瑚礁生态系统最基本的生态特征,虫黄藻光合作用效率直接决定着珊瑚的健康状况。本研究对海南三亚鹿回头珊瑚礁礁坪上5种典型珊瑚(澄黄滨珊瑚Porites lutea、丛生盔形珊瑚Galaxea fascicularis、标准蜂巢珊瑚Favia speciosa、多弯角蜂巢珊瑚Goniastrea favulus和伞房鹿角珊瑚Acropora corymbosa)共生藻的实际光量子产量ΦPSⅡ进行了连续5日的现场监测,并同时监测了该海域的7种环境参数(温度、盐度、溶解氧、pH、海水中二氧化碳分压pCO2、辐射和潮位),旨在探索鹿回头海域珊瑚共生虫黄藻光合作用的日变化规律及其调控因素。结果表明,珊瑚共生虫黄藻光合作用效率和各环境参数都存在明显的日变化,但共生藻光合作用效率主要受光合有效辐射强度(photosynthetic active radiation,PAR)所调控,其次是温度和潮位变化。澄黄滨珊瑚的共生藻光合作用最易受到环境因素的影响。     

丛生盔形珊瑚的2种颜色群体共生藻组成比较

造礁石珊瑚与共生藻 Symbiodinium spp.的互利共生对维护多样性极为丰富的珊瑚礁生态系统至关重要.在受到诸如水温异常等环境胁迫时,宿主珊瑚会排出体内共生藻而导致珊瑚白化直至死亡.造礁石珊瑚群体丰富的颜色对于珊瑚适应环境有着重要的作用,即使是同种造礁石珊瑚的不同群体,它们在颜色上也会有差异.丛生盔形珊瑚 Galaxea.fascicularis 作为印度-太平洋区系常见种广泛分布于海南三亚珊瑚礁海域,不同群体的颜色相异.对绿色和褐色2种颜色的丛生盔形珊瑚群体共生藻的28S rDNA进行限制性片段长度多态性(polymerase chainreaction-restrictionfragmentlength polymorphism,PCR-RFLP)分析,结果显示,该珊瑚可以与C和D系群共生藻分别或同时共生.此外,丛生盔形珊瑚2种颜色群体的共生藻组成并无显著差异,表明珊瑚群体的颜色差异与共生藻的组成并无直接联系.影响珊瑚表型颜色的因素复杂,包括珊瑚的绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)、珊瑚和共生藻的各种色素等,具体机理需要进一步研究.     

丛生盔形珊瑚共生体及骨骼的形态研究

"共生"和"钙化"一直是珊瑚生物生态学研究中两个最核心的问题,为加深对珊瑚共生和钙化生物过程的理解,以丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)作为研究模型,通过透射电镜和扫描电镜研究珊瑚共生体的细胞显微结构及骨骼的形态特征,并利用电感耦合等离子体质谱(Inductively Coupled Plasma...     

Grazing on coral reefs facilitates growth of the excavating sponge Cliona orientalis (Clionaidae,Hadromerida)

Although bioerosion is among the most destructive forces on coral reefs, indirect effects influencing the bioerosion dynamics are understudied. Here, I assess the hypothesis that coral reef grazers indirectly facilitate proliferation of bioeroding sponges by removing epibiotic fleshy seaweeds from the Great Barrier Reef. This study quantifies the degree of spatial correlation between the distribution of bioeroding sponges and the distribution of grazing pressure, as evidenced by the abundance of seaweed and parrotfish bite marks. While the sponge tissue area was negatively correlated with seaweed coverage, the number of parrotfish bite marks was associated with less algae and more sponge tissue. Several factors derived from grazing on seaweeds may facilitate sponge growth: increases in the availability of light may favor primary production by symbiotic zooxanthellae and thereby increase growth of bioeroding sponges; on the other hand, sponge settlement may be facilitated on grazed substrates. All these factors are likely related, and contribute to an increasing erosion of coral reefs. Similar processes have recently been described in Mediterranean ecosystems, suggesting that the interactions I document here, could be widespread.     

Characteristics of Growth Rate of Coral Porites from Sanya Bay, Hainan Island and its Relationship to Environmental Variables

The time series of annual and seasonal growth rate of two coral Porites, collected at different sites of fringe reef in the Sanya Bay, Hainan Island have been obtained by analyzing X-radiograph of skeletal band. There are obvious seasonal variations of the growth rate in two corals, the average low rate in winter and the average high rate from spring to autumn. Compared with the time series of environmental variables, the coral growth rote is only correlated statistically with seawater temperature and not related to rainfall and sunshine. Furthermore, the growth rate in spring and summer is correlated directly with seawater temperature of the winter-early spring ( between December and March ) and the other seasonal growth rate has no relationship with seasonal variations of seawater temperature. We propose that seawater temperature is one of the factors affecting the coral growth rate in the area and the low seawater temperature is a primary control of the seasonal growth rate.     

造礁石珊瑚共生藻对富营养的响应研究

研究了多孔鹿角珊瑚(Acropora millepora)及其共生藻在硝酸盐、铵盐、磷酸盐胁迫条件下的响应.结果表明,石珊瑚共生藻光合效率在各营养盐浓度下分别受到程度不同的抑制;表面共生藻密度及共生藻叶绿素 a 含量在硝酸盐、磷酸盐和铵盐与磷酸盐结合条件下都有所降低,但前者较后者的变化有所滞后;在铵盐作用下表面共生藻密度和共生藻叶绿素 a 含量均有所升高.以石珊瑚共生藻光合效率及叶绿素 a 含量作为指示珊瑚共生体系对胁迫的响应指标较为灵敏.     

Application of the coral health chart to determine bleaching status of <Emphasis Type="Italic">Acropora downingi</Emphasis> in a subtropical coral reef

The ‘Coral Health Chart’ has become a popular tool for monitoring coral bleaching worldwide. The scleractinian coral Acropora downingi (Wallace 1999) is highly vulnerable to temperature anomalies in the Persian Gulf. Our study tested the reliability of Coral Health Chart scores for the assessment of bleaching-related changes in the mitotic index (MI) and density of zooxanthellae cells in A. downingi in Qeshm Island, the Persian Gulf. The results revealed that, at least under severe conditions, it can be used as an effective proxy for detecting changes in the density of normal, transparent, or degraded zooxanthellae and MI. However, its ability to discern changes in pigment concentration and total zooxanthellae density should be viewed with some caution in the Gulf region, probably because the high levels of environmental variability in this region result in inherent variations in the characteristics of zooxanthellae among “healthy” looking corals.     

Ecology of the Symbiotic Coral Cladocora caespitosa (L.) (Faviidae, Scleractinia) in the Bay of Piran (Adriatic Sea): II. Energy Budget

Abstract. The temperate, symbiotic coral Cladocora caespitosa occurs naturally with variable numbers of zooxanthellae. This allows us to study differences in the physiology of symbiotic and "non-symbiotic" polyps and to correlate them with zooxanthellae activities.
Zooxanthellae density in "dark" (normal-colored) polyps was 50 times higher than in "white" (bleached) polyps.
The chlorophyll a content per zooxanthella was 3 times, and Chi c was 13 times higher in white polyps than in dark ones. O₂-flux experiments were conducted with colonies in situ and with single polyps - dark and white - under laboratory conditions. Two approaches were used to evaluate the contribution of zooxanthellae translocation products to animal respiration. Both revealed that the animal tissues derive a higher benefit from the zooxanthellae during periods of low water temperature than during warm periods.     

海南三亚鹿回头虫黄藻(Effrenium voratum)的形态学和系统发育学研究*

本文对分离于我国海南三亚鹿回头海域的两株虫黄藻SYSC-14-11和SYSC-2-8进行了分类学研究。通过光学显微镜、扫描电子显微镜和分子生物学方法描述了两株藻的形态和系统发育特征, 并与世界其他地理区系的Effrenium属虫黄藻进行了差异性比较, 发现本研究中的两株虫黄藻的形态和系统发育特征与Effrenium属虫黄藻模式种Effrenium voratum基本一致, 推测本文中的两株Effrenium属虫黄藻均为E. voratum。本研究丰富了我国热带海域虫黄藻的物种多样性, 为完善我国的虫黄藻种质资源奠定了基础。