西沙群岛珊瑚幼体培育实验

西沙群岛的珊瑚礁不仅提供了丰富的渔业资源,也保护了各岛礁免受海浪及台风的侵蚀。但近年的调查显示西沙珊瑚礁的退化程度十分严重,其中最重要的是珊瑚数量急剧降低。为了促进珊瑚礁生态恢复,实验在西沙群岛的永兴岛上收集珊瑚有性繁殖产生的受精卵,在人工条件下培育并促使其附着,共培育出３７００个珊瑚幼体并放归野外,为退化的珊瑚礁增加了幼体补充数量。通过本实验确定了珊瑚卵的受精及珊瑚幼体附着过程是珊瑚幼体培育的关键环节,并发现幼体培育密度及幼体附着基底是决定培育效果的重要因素。     

典型近岸退化珊瑚礁的成功修复案例——蜈支洲珊瑚覆盖率的恢复

在全球珊瑚礁生态系统面临退化威胁的情况下,珊瑚礁生态修复工作成为人类帮助珊瑚礁恢复健康的重要手段之一,并且在全球各个珊瑚礁区域都得到广泛应用.我国近岸珊瑚礁生态系统退化严重,本实验探讨利用珊瑚移植技术在三亚市蜈支洲岛典型的近岸珊瑚礁环境下恢复造礁石珊瑚的覆盖率,希望推动企业参与海洋生态保护并从中受益.在与当地旅游公司的...     

鹿回头佳丽鹿角珊瑚卵母细胞发育的组织学研究

海南省三亚市鹿回头海域珊瑚礁生态系统退化严重,为了恢复珊瑚礁资源,引进国际上最新的珊瑚礁恢复策略--捕获珊瑚幼虫安放到珊瑚礁退化区域,该策略的重点是准确掌握珊瑚的排卵时间.实验通过组织学分析珊瑚卵母细胞发育情况从而判定珊瑚的排卵时间,而野外的珊瑚幼虫捕获实验也证实我们对排卵时间的判断.通过观测卵母细胞的发育情况,我们确定佳丽鹿角珊瑚Acropora pulchra的排卵时间为4月底5月初.同时也证实佳丽鹿角珊瑚共生的虫黄藻Zooxanthellae是后天获得的.将组织学分析应用到珊瑚礁的恢复中来,使得以后大量的捕获珊瑚幼虫,加快对珊瑚礁退化区域进行恢复成为可能.     

膨胀蔷薇珊瑚与壮实鹿角珊瑚的胚胎和幼虫发育

造礁石珊瑚的有性繁殖是修复珊瑚礁生态系统的有效途径之一.文章为国内首次报道造礁石珊瑚有性繁殖和幼体发育过程,为利用有性繁殖技术恢复珊瑚礁生态系统提供了发育生物学上的理论基础.海南省三亚市鹿回头海域的大部分珊瑚在2009年3月底至4月中发生有性繁殖行为.2009年4月11日晚采集膨胀蔷薇珊瑚Montipora turgescens和壮实鹿角珊瑚Acropora robusta自然排放的受精卵,研究其胚胎及幼虫发育的过程.通过连续观察和显微拍摄记录了2种珊瑚的受精卵发育过程,结果显示,受精卵经过分裂变为桑葚胚;桑葚胚经过进一步发育变形为虾片状,进而发育成盘状幼体;盘状幼体由四周向内弯曲形成碗状的结构,进而出现原肠胚及纤毛,发育成为椭圆型或圆形的浮浪幼虫;浮浪幼虫发生附着变态,长出触手,发育成珊瑚幼体.通过观察还发现,膨胀蔷薇珊瑚的卵母细胞中本身就含有黄褐色虫黄藻,壮实鹿角珊瑚的卵母细胞中没有虫黄藻,其共生的虫黄藻足在发育过程中从周围环境获得的.     

海南铜鼓岭国家级自然保护区海域珊瑚的分布及其健康状况评价

沿铜鼓岭国家级自然保护区海岸南北两侧沿岸布设8个站位,采用断面监测法调查了珊瑚的种类多样性、覆盖率、死亡率和补充量等指标,并利用健康指数（CI）评估了铜鼓岭珊瑚礁生态系统的健康状况和遭受环境压力的程度.本次调查共发现铜鼓岭造礁石珊瑚11科23属40种,软珊瑚8种,造礁石珊瑚和软珊瑚覆盖率分别为13.8%和19.4%,该海域珊瑚礁生态系统保存较为完好和健康.铜鼓岭珊瑚的覆盖率呈现明显的空间分布特征,北侧珊瑚覆盖率为0.1%～9.8%之间,远低于南侧的水平（8.1%～66.1%）.从珊瑚补充量来看,铜鼓岭北侧珊瑚的恢复能力基本为零,而铜鼓岭以南的区域可以有0.4个/m^2珊瑚新个体.通过比较2006年以来珊瑚种类、覆盖率、死亡率、补充量、健康指数等方面的调查数据,认为铜鼓岭保护区的珊瑚礁生态系统得到有效保护,珊瑚礁生态系统处于健康状态.     

涠洲岛珊瑚礁生态恢复可行性评估及其恢复策略

广西涠洲岛地处世界珊瑚礁分布的北缘,其造礁石珊瑚具有较高的生态价值和科学研究价值,然而近30年来涠洲岛的造礁石珊瑚资源呈逐年下降趋势,正面临生物多样性衰退和生态服务功能下降的威胁。本研究针对涠洲岛珊瑚礁生态衰退区域,参照珊瑚礁生态恢复潜力评估决策流程进行恢复可行性评估和恢复策略探讨。结果显示,该区域有造礁石珊瑚5科10属21种;表征海水水质质量的6项指标均在 I类水质标准范围,且常年处于贫营养化;大型海藻覆盖率不足1.00%,90.00%以上的珊瑚礁鱼类为杂食性,且该鱼类种群结构有利于调控大型海藻的暴发性生长,与大型藻类和浮游动植物的多样性相适应,适宜珊瑚生长。但该区域造礁石珊瑚平均覆盖率仅有5.60%,底质类型57.27%为礁石,34.30%的底质为非稳定的碎石和砂,珊瑚幼体补充量平均为3.17 ind/m2,珊瑚幼体更新缓慢。以上结果表明,涠洲岛珊瑚礁具有一定的自然恢复潜力,但珊瑚覆盖率低、幼体补充量少以及部分底质结构不稳定是限制涠洲岛珊瑚礁自然恢复的主要因素,需要加强人工干预。在减少人类活动干扰的前提下,适时进行园艺式培育珊瑚苗种、批量珊瑚原位种植和构建人工珊瑚礁立体生境景观应是涠洲岛珊瑚礁生态衰退区的主要人工恢复策略。     

西沙生态监控区造礁石珊瑚退化原因分析

2005-2009年对西沙生态监控区5个站位(永兴岛、石岛、西沙洲、赵述岛和北岛)造礁石珊瑚种类、覆盖度、补充量及其主要环境因子进行了调查.研究结果表明,西沙生态监控区造礁石珊瑚呈现逐年退化趋势,活造礁石珊瑚覆盖率从2005年的65%下降到2009年的7.93%,而死珊瑚覆盖率变化则相反,从2005年的4.70%增加到...     

海水酸化和升温对孔石藻（Porolithon onkodes）共附生细菌及其诱导珊瑚幼虫附着的影响

珊瑚藻是珊瑚礁生态系统中一类主要的钙化生物,不仅能够构建、稳固礁体,而且与造礁石珊瑚关系密切,其对造礁石珊瑚幼虫附着的促进作用是退化石珊瑚群落恢复的关键。但是,面对未来气候变化,珊瑚藻对珊瑚幼虫的诱导作用会如何响应,以及该过程是否与藻体共附生细菌群落有关,目前尚不清楚。本文选取了广泛分布于我国南海珊瑚礁生态系统中的孔石藻（Porolithon onkodes）为研究对象,分别采用不同pCO2和温度培养孔石藻31 d,研究不同处理后孔石藻对鹿角杯形珊瑚幼虫附着的影响,并通过分析藻体共附生细菌群落的变化情况,探究细菌多样性与孔石藻对珊瑚幼虫诱导功能的关系。结果表明,与对照组相比,酸化（1200 ppm/1800 ppm pCO2）和升温（30 ℃/32 ℃）均没有显著影响孔石藻诱导鹿角杯形珊瑚（Pocillopora damicornis）幼虫附着,其中温度30 ℃,pCO2 1200 ppm时,珊瑚幼虫附着率最高100.00%。采用16s rRNA高通量测序技术分析了不同处理组孔石藻共附生细菌群落结构及多样性。结果表明,孔石藻共附生细菌主要由变形菌门、拟杆菌门和绿弯菌门等菌群构成,其中变形菌门含量达到40.34%~73.45%;与酸化相比,孔石藻共附生细菌群落对温度变化更敏感,其中32 ℃处理组具有更高的细菌多样性,但经Kruskal-wallis秩和检验显示不同温度和CO2浓度处理组,在门、纲、属水平上细菌多样性、丰度及组成均无显著性差异,说明孔石藻共附生细菌群落结构相对稳定,推测这可能与孔石藻诱导珊瑚幼虫附着不受温度和酸化影响密切相关。研究结果对预测未来气候变化对珊瑚礁生态系统的影响、制定珊瑚礁生态系统保护与修复策略具有重要的理论价值和生态意义。     

海南西岛珊瑚群落变化及其影响因素 *

在2018年的海南三亚西岛珊瑚群落分布和水质环境因子调查中, 共记录到造礁石珊瑚68种, 多孔螅2种。基于珊瑚礁底质类型的非度量多维标度分析, 可将西岛站位划分为区域1(东-南侧)和区域2(西侧)。全岛活珊瑚覆盖率为13.6%, 区域1和区域2分别为4.2%和27.7%, 区域2珊瑚多样性高于区域1。区域1珊瑚礁处在显著退化状态, 而区域2相对健康, 但是优势种类单一。与历史资料对比分析, 东侧站位造礁石珊瑚覆盖率从2011年的近40%降至2018年不足4%, 退化显著, 而西侧站位珊瑚礁无明显退化; 丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)逐渐取代分枝状的鹿角珊瑚成为绝对优势种类; 珊瑚礁区浊度、溶解无机氮(dissolved inorganic nitrogen, DIN)和喇叭藻的δ¹⁵N均值分别为2.54NTU、9.63μmol·L^-1和5.09‰, 均处在较高水平。相关性分析表明, 环境因子的空间变化并不能解释珊瑚群落的空间分布。因此, 推测人类活动引起的极端扰动事件可能是导致西岛珊瑚群落空间分布和东侧站位珊瑚近几年显著退化的主要原因, 如三亚河清淤在三亚湾随意倾倒引起的浑浊事件。应加强对三亚湾清淤和西岛人类活动的管控, 减轻颗粒物沉积和营养盐富集的影响, 促进西岛珊瑚礁逐渐恢复。     

海南岛东海岸长圮海域珊瑚分布与波能的关系

造礁石珊瑚群落结构和空间分布规律的研究是珊瑚礁生态系统研究中的重要方面.研究珊瑚物种空间分布规律与波能的关系,对于研究珊瑚礁生态系统演替规律,保护和恢复珊瑚礁生态系统具有重要参考价值.文章以长圮海域波浪和造礁石珊瑚群落结构为研究对象,分析了该海域的水流和波能特征以及造礁石珊瑚的空间分布规律,探讨波浪对造礁石珊瑚空间分布规律的影响.结果显示,珊瑚随水深分布经历一个递增和递减的过程,只是不同珊瑚峰值的出现因不同水深的波浪特征而异.枝状珊瑚峰值出现在波浪作用相对较弱而光照充足的区域,而块状珊瑚由于生长速度较慢,所以在生态位上避开了生长快速的枝状珊瑚而选择了波浪作用较弱而光照不是非常充足的区域.5m水深区域鹿角珊瑚Acropora sp.和蔷薇珊瑚Montipora sp.占据优势,而8m水深区域丛生盔形珊瑚Galaxea fascicularis占据优势.     

基于高分辨率遥感的珊瑚礁地貌单元体系构建和分类方法—以8波段Worldview-2影像为例

珊瑚礁生态系统是全球初级生产力最高的生态系统之一, 在维持海洋生物多样性、防浪固滩、资源供给等方面发挥着巨大作用。珊瑚礁遥感地貌分类体系是珊瑚礁保护、管理及可持续发展的必要基础, 但目前还未有结合珊瑚覆盖度进行分类的体系。本文基于WorldView-2高分辨率遥感影像, 以中国南海西沙群岛七连屿北部赵述岛和西沙洲所在礁盘作为研究区, 结合珊瑚覆盖度、区域地貌成分和水动力条件等指标, 建立了既适用于遥感监测又与珊瑚生存状况相关联的珊瑚礁地貌单元分类体系。同时, 利用面向对象的支持向量机(Support Vector Machine, SVM)和随机森林(Random Forest, RF)分类方法进行珊瑚礁地貌单元的信息提取, 并对分类结果进行精度评价。结果表明, SVM和RF两种分类方法均能较好地提取出珊瑚礁地貌单元, 分类精度分别为87.59%和79.81%。针对分类过程中出现的错分、漏分问题, 结合珊瑚礁成因和分布规律对分类结果进行修正, 修正后分类提取的精度达到91.3%, Kappa系数为0.9041, 表明本文构建的珊瑚礁地貌单元分类体系在一定程度上能满足当前珊瑚岛礁信息提取的需要。     

Dynamic simulation of tropical coral reef ecosystem being disturbed by multiple situations

In consideration of the rapid degradation of coral reef ecosystems, the establishment of models is helpful to comprehend the degradation mechanism of coral reef ecosystems and predict the development process of coral reef communities. According to the characteristics of complex ecosystem of tropical coral reefs in China, the coral reef functional group is the core level variable; combined with the multiple feedback effects of coral reef functional groups and environmental changes, the study presents a coral reef ecosystem dynamics model with hermatypic corals as the core. Based on the simulation of the assumed initial value and the internal feedback of the system, the results show that in the basic simulation(relative health conditions), the coverage area of live corals and coral reefs generally decreased first and then increased, and increased by 4.67% and 6.38% between2010 and 2050, respectively. Based on the calibration model and the current situation of the studied area, the multi-factor disturbance effects of coral reef communities were simulated and explored by setting up three scenarios involving fishing policy, terrestrial deposition, and inorganic nitrogen emissions. Among them, in the single factor disturbance, the fishing policy exerts the most direct impact on the community decline; and the succession phenomenon is obvious; the terrestrial sedimentation has a faster and more integrated effect on the community decline; the effect of inorganic nitrogen emission on the community decline is relatively slow. In the double/multi-factor disturbance, the superimposed disturbance will aggravate the multi-source feedback effect of the coral reef communities development, accelerate the community decay rate, and make its development trajectory more complicated and diverse. This method provides a scientific and feasible method for simulating the damage of long-term coral reef community and exploring the development law and adaptive management of coral reef ecosystems. In the future, it can be further studied in the ecological restoration process and decisionmaking direction of coral reefs.     

珊瑚礁生态修复效果评价指标体系研究进展

近年来气候变化和人类活动导致全球范围内珊瑚礁大幅度退化,珊瑚礁生态系统面临严重威胁。开展珊瑚礁生态修复是恢复珊瑚礁生态系统最有效、最根本的措施之一,它不仅可以恢复珊瑚礁在生态系统中的功能,还可以提供相应的社会、文化、经济效益以及服务价值。近十几年来,我国在海南、西沙以及广西等海域开展了大量的珊瑚礁生态修复实践,但在评价珊瑚礁生态系统修复效果上仍没有一套系统的技术指标体系。本文在文献综述的基础上,将广泛使用的生态系统评价指标与珊瑚礁生态系统实际情况相结合,提出涉及珊瑚礁生态系统、社会文化、经济和治理等方面共12个指标,构建一套适合我国珊瑚礁生态修复效果评价的指标体系,以期指导珊瑚礁生态系统修复工作和保护我国的珊瑚礁资源。     

全球变化背景下暖水珊瑚礁生态系统的适应性与修复研究

暖水珊瑚礁生态系统是热带海域最具生物多样性和代表性的生态系统之一。本研究分析了全球变化背景下暖水珊瑚礁生态系统的变化和风险,开展了受损暖水珊瑚礁生态系统退化和消失的致灾因子归因分析,综述了暖水珊瑚礁生态系统的适应性与修复技术研究。分析表明:①过去几十年来,暖水珊瑚礁生态系统快速退化,包括大面积白化和死亡、多样性明显减少和生态功能显著衰退,主要归因于海洋升温与人类活动等致灾因子的影响;②在温室气体高排放浓度情景下(RCP 8.5),相比工业革命前,到本世纪中叶,南海升温将可能远超过2℃,这表明南海暖水珊瑚礁生态系统正在逼近其气候临界点,即全球升温高于2℃时,90%~99%以上的暖水珊瑚将消失;③1980年代以来,海洋升温、海洋热浪和强热带气旋等海洋气候变化致灾因子对南海暖水珊瑚的危害性(影响的强度、范围和时间)明显增加,对暖水珊瑚礁生态系统产生了严重的影响;与此同时,近岸海域的过度或破坏性捕捞、采挖和潜水等人类活动,对暖水珊瑚造成了严重损害,增加了暖水珊瑚的气候脆弱性,而这种人类活动既是局部的,也是全球性的现象,使得暖水珊瑚更难以适应全球变暖的影响。分析还表明,为了增强暖水珊瑚适应气候与环境变化的恢复力(韧性),人们开展了诸多受损珊瑚礁生态系统的适应性与修复研究,但主要是采用无性繁殖或结合人工基质的修复方式,而应用有性繁殖技术恢复受损珊瑚礁的方式仍较少;最近,暖水珊瑚耐热的基因适应性研究取得了重要进展,为暖水珊瑚适应全球变暖提供了一种新的途径。本研究最后探讨了中国受损珊瑚礁生态系统的修复问题与对策。     

基于WorldView-2和GF-2遥感影像的赵述岛礁坪底质变化研究

以西沙群岛海域赵述岛礁坪为研究区域,应用2010年的WorldView-2和2015年的GF-2两期高分辨率卫星遥感影像数据,结合现场水下珊瑚礁照片和视频资料,建立了赵述岛礁坪底质类型遥感分类体系,分别构建了针对WorldView-2遥感影像和GF-2遥感影像的珊瑚礁底质分类决策树模型,并通过对两期遥感影像的底质类型提取结果的变化分析,完成了赵述岛礁坪退化区域的提取。结果表明:(1)WorldView-2影像的分类决策树具有91%的总体分类精度和0.89的Kappa系数,GF-2影像的分类决策树具有更高的分类精度;(2)6年期间研究区大约1/4的珊瑚礁分布区发生了退化;(3)最突出的自然变化是礁前区大面积的珊瑚丛生区转变成藻脊,结合相关资料认为东北季风、热带气旋和温度上升的综合影响是驱动因素;(4)赵述岛西侧的藻脊、珊瑚沉积区大面积转化为珊瑚砂和深水区域,原因是航道和码头的开发活动。研究分析了6年间赵述岛礁坪底质的退化状况,并分析原因,为珊瑚礁底质分类提供方法,并为西沙群岛的珊瑚礁监测和保护提供了有效资料和手段。     

海南岛西北部海域珊瑚礁造礁石珊瑚种类组成与分布

调查了海南岛西北部海域造礁石珊瑚种类的多样性及分布.结果表明:共发现50种造礁石珊瑚和1种多孔螅.海南岛西北部造礁石珊瑚优势种为澄黄滨珊瑚(Porites lutea)和丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis),与历史资料相比优势种发生明显变化;海南岛西北部海域造礁石珊瑚覆盖率急剧下降,是由自然因素和人为活动共同造成;海南岛西北部海域是北部湾、琼州海峡和南海的重要交汇点,可能是造礁石珊瑚幼虫扩散的重要通道,对华南沿岸造礁石珊瑚资源自然恢复起到重要作用.因此,未来的海洋管理应该加强对珊瑚礁的保护力度,开发利用与环境保护并重,这样才能有效保护海南岛西北部海域的珊瑚礁.     

南海典型珊瑚礁生态系统健康评价方法研究

本研究基于系统复杂性原理, 提出了南海典型珊瑚礁生态系统健康评价方法——组织力及系统功能评价法。该方法的评价框架包括珊瑚礁生态系统结构及功能、珊瑚礁生态系统与其他海洋生态系统间关系、与人类社会生态系统间关系、珊瑚礁生态系统发展制约因素等四大模块; 评价指标体系分为目标层、准则层、因素层、要素层等6个层级共计67个指标。同时, 本研究系统地提出了珊瑚礁生态系统健康评价的流程, 提高了珊瑚礁健康评价工作的规范性和时效性。应用组织力及系统功能评价法对2011—2018年西沙群岛珊瑚礁生态系统进行了健康评价, 结果显示自2011年起健康指数年均下降2.3%~2.4%, 除2012年、2015年健康指数稍有回升外, 其余年份均呈下降走势, 整体评价为亚健康状态。根据七连屿周边岛屿的实地考察和居民生活问卷调查结果, 2006—2008年的渔业发展、2012年的海星泛滥和2014—2015年的岛礁建设均对珊瑚礁生态系统造成了较大影响, 使10年内渔业产量下降了50%~80%。这与应用组织力及系统功能评价法的评价结果相吻合, 侧面验证了该评价方法的科学性和可行性。     

珊瑚礁监测技术发展现状及原位在线监测建设

随着沿海地区社会和经济活动不断增加,在人类活动和全球气候变化的双重压力下,全球珊瑚礁生态健康状况日益衰退。如何有效地监测珊瑚礁生态系统,使管理部门能够及时采取保护措施防止珊瑚礁生态系统的退化,已成为拥有珊瑚礁资源的国家亟需解决的环境问题。各主要国家均在大力发展珊瑚礁监测技术与装备。文中综述了国内外在珊瑚礁生态系统监测技术方面的研究现状,基于前人提出的原位在线监测技术,在南海某岛礁海域建设了珊瑚礁生态环境原位在线监测系统,并进行了1年多的业务化运行。在业务化运行期间,原位在线监测系统成功监测到了珊瑚礁的"白化-死亡-微藻附着-珊瑚骨骼腐烂-大型藻占领"这一退化过程,表明该监测系统能够实现珊瑚礁的长期、实时、连续监测。本文研究对于进一步认识珊瑚礁生态系统的时间变化特征及其影响机制均具有重要意义。     

Construction and analysis of a coral reef trophic network for Qilianyu Islands,Xisha Islands

Qilianyu Islands coral reefs (QICR), located in the northeastern part of the South China Sea, has been affected by human activities and natural disturbance. To characterize the trophic structure, ecosystem properties and keystone species of this region, a food-web model for the QICR is developed using methods involving a mass-balance approach with Ecopath with Ecosim software. Trophic levels range from 1.00 for detritus and primary producers to 3.80 for chondrichthyes. The mean trophic transfer efficiency for the entire ecosystem is 13.15%, with 55% of total energy flow originating from primary producers. A mixed trophic impact analysis indicates that coral strongly impacts most components of this ecosystem. A comparison of our QICR model with that for other coral reef ecosystems suggests that the QICR ecosystem is immature and/or is degraded.