珊瑚共生虫黄藻密度的季节变化及其与珊瑚白化的关系——以大亚湾石珊瑚为例

定量分析了2006年6月、2007年8月和2008年2月采自南海北部大亚湾海域的共8科、13属、23种170个石珊瑚样品的共生虫黄藻密度,探讨了石珊瑚共生虫黄藻密度的季节变化及其与珊瑚白化的关系.结果显示,所有珊瑚种属的共生虫黄藻密度都显示出明显的季节性波动,总体上夏季低、冬季高(约为夏季的2倍),是海表水温和太阳辐射协同作用的结果.夏季大规模的珊瑚白化(热白化)可能是珊瑚共生虫黄藻密度逐渐降低(排出)到一定阈值的外观表征,而非突发的生态现象;冬季珊瑚白化(冷白化)则可能是极端低温直接致珊瑚死亡,进而快速排出虫黄藻的突发现象;高共生虫黄藻密度对冬季低温乃至极端低温条件下的珊瑚生存起到一定的保护作用.     

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。     

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.     

三亚造礁石珊瑚虫黄藻光合作用效率的日变化规律

对海南三亚鹿回头珊瑚礁礁坪上块状类型的粗糙菊花珊瑚 Goniastrea aspera、澄黄滨珊瑚Porites lutea 和枝状类型的指状蔷薇珊瑚Montipora digitata的虫黄藻光合作用的有效光量子产量Fv/Fm'(Fv为可变荧光值,Fm'为光适应后的最大荧光值)开展了连续 4d 的现场监测,旨在了解珊瑚共生虫黄藻光合作用效率的日变化规律.结果表明:1)3种造礁珊瑚虫黄藻的Fv/Fm'与太阳辐射、温度呈现良好的负相关性,即太阳辐射越强、温度越高珊瑚虫黄藻的Fv/Fm'就越低,其中Fv/Fm'与太阳辐射的相关性高于与温度的相关性.2)珊瑚虫黄藻能够利用日照光进行光合作用,但存在一定的阈值,当光合有效辐射强度PAR＜250μmo1·(m2·s)-1时,珊瑚虫黄藻的有效光量子产量 Fv/Fm'随着光强增强而增强,超过这一辐射强度时,珊瑚虫黄藻的 Fv/Fm'迅速降低.3)从珊瑚虫黄藻的有效光量子产量Fv/Fm'的日变化看,粗糙菊花珊瑚虫黄藻的日变化幅度最小,澄黄滨珊瑚和指状蔷薇珊瑚的变化幅度接近.     

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。     

升温对丛生盔形珊瑚两种形态型代谢和共生藻光合生理的影响

文章研究了温度升高对一种造礁石珊瑚——丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)的两种形态型(H和S型)代谢和共生藻光合生理的影响。研究显示H型和S型对升温的生理响应差异明显: 在虫黄藻水平上, H型丢失了大量的虫黄藻, 减轻了共生体呼吸代谢的负荷; S型中虫黄藻数目尚可维持共生体呼吸代谢的需求, 同时提高叶绿素b含量增强光的吸收。在宿主水平上, H型充分利用虫黄藻输送的营养物质, 并通过异养摄食补偿能量消耗; S型宿主所储存的营养物质可以协助共生体适应热环境。结果表明, 丛生盔形珊瑚两种形态型通过不同的能量利用方式适应环境的变化, H型倾向于维持共生体的代谢平衡, 而S型倾向于提高共生藻的能量分配。     

三亚蜈支洲岛两种造礁石珊瑚的生理特征

随着旅游开发和人类活动的加强,三亚蜈支洲岛南北两侧珊瑚礁区呈现出截然不同的水质环境状况和珊瑚群落分布。本研究通过分析三亚蜈支洲岛南北两侧两种造礁石珊瑚——丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)和疣状杯形珊瑚(Pocillopora verrucosa)的生理特征,旨在分析造礁石珊瑚应对水质环境变化的响应机制和应对策略。研究结果发现:两种珊瑚的生理指标表现出明显的南北区域差异。与南侧相比,北侧珊瑚的蛋白质含量显著性降低,SOD活性显著性的升高,表明北侧珊瑚抗氧化系统受到应激胁迫反应,而南侧珊瑚的生理状态更好。南、北两侧中丛生盔形珊瑚的生物量和能量物质含量有显著差异性,虫黄藻密度差异不显著;而疣状杯形珊瑚生物量和能量物质含量差异不显著,但其虫黄藻密度差异显著;表明丛生盔形珊瑚与疣状杯形珊瑚面对胁迫环境时,两者的能量代谢应激策略不同。因此,三亚蜈支洲岛南北两侧开发状况、水质环境的差异导致珊瑚生理状态呈现南北差异。     

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。     

海水酸化和Cu2+暴露对虫黄藻Cladocopium goreaui营养同化和能量分配的影响

近年来,全球气候变化和人类活动导致的环境胁迫加剧了珊瑚礁白化事件的发生;其中,海水酸化和Cu2+污染已成为部分礁区面临的主要胁迫因子。本研究设置两个pH水平（pH 8.1和pH 7.6）和两个Cu2+水平（4.25 μg/L和16.47 μg/L）的暴露实验,以探讨海水酸化和Cu2+污染短期暴露对虫黄藻Cladocopium goreaui营养同化、能量消耗和能量分配的影响。结果发现,短期海水酸化暴露能够增加虫黄藻的营养同化（糖类和蛋白质含量增加）,同时显著减少了虫黄藻的能量消耗,进而增加了虫黄藻细胞内的能量分配比例;然而,单独Cu2+暴露显著增加了虫黄藻的能量消耗,进而降低了虫黄藻细胞内的能量分配比例;此外,与单独Cu2+暴露相比,海水酸化和Cu2+复合暴露促进了虫黄藻的营养同化和能量分配。综上,本研究表明,礁区海水酸化和Cu2+污染能够对虫黄藻的营养代谢和能量分配带来负面影响,长期持续暴露可能会对其生长和繁殖构成潜在威胁。     

香港牡蛎在综合养殖池塘育肥期间不同组织的碳、氮稳定同位素周转

本研究采集了在鱼虾混养池塘育肥的香港牡蛎样品,监测牡蛎体质量、软体组织质量、出肉率,以及闭壳肌、外套膜和鳃的δ¹³C和δ¹⁵N值随育肥时间的变化,计算了牡蛎3种软体组织的代谢率常数m和碳、氮稳定同位素周转时间,为开展综合养殖池塘生态系统的食物网研究提供基础数据。结果显示:经过44d的育肥,虽然牡蛎体质量无显著增加(P>0.05),但软体组织质量和出肉率显著上升(P<0.05)。育肥期间牡蛎外套膜、闭壳肌和鳃的生长与整个软体组织的生长基本同步。牡蛎各组织的δ¹³C和δ¹⁵N值在育肥16d后就显著减小(P<0.05)。比较同一天采集的组织,牡蛎闭壳肌的δ¹³C和δ¹⁵N值都显著大于外套膜和鳃(P<0.05),而外套膜和鳃的δ¹³C和δ¹⁵N值则无显著差异(P>0.05)。闭壳肌和外套膜的代谢周转常数m为0,其碳、氮稳定同位素周转完全由生长决定,因此闭壳肌和外套膜碳、氮稳定同位素的周转时间...     

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.     

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.     

两种造礁石珊瑚共生藻分子系统分类及其对水温升高的响应研究

珊瑚白化是导致全球珊瑚礁生态系统衰退的最重要原因之一,野外观察结果表明不同种属的造礁石珊瑚对于海水温度升高的耐受性有所差异.选取多孔鹿角珊瑚(Acropora millepora)和丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)为研究对象,比较其共生藻在温度升高时的光生理差异.对多孔鹿角珊瑚和丛生盔形珊瑚共生藻的分子系统学研究结果表明:多孔鹿角珊瑚和丛生盔形珊瑚的共生藻属于不同系群,丛生盔形珊瑚共生藻属于D系群,而多孔鹿角珊瑚共生藻属于C1亚系群.当温度升高到30℃时并未对两种造礁石珊瑚共生藻光合系统Ⅱ造成损害,而当温度升高到34℃时两种造礁石珊瑚共生藻的F_v/F_m值急剧下降,其光合系统Ⅱ遭受损害.多孔鹿角珊瑚和丛生盔形珊瑚分别与不同系群的共生藻共生可能是导致其对海水温度升高耐受性不同的主要原因,与C1亚系群共生藻共生的多孔鹿角珊瑚对水温升高敏感,容易白化,而与D系群共生藻共生的丛生盔形珊瑚对水温升高的耐受性强,不易白化.     

Monitoring of coral communities in the inner Gulf of Thailand influenced by the elevated seawater temperature and flooding

There were two severe coral bleaching events at Ko Khang Khao, the inner Gulf of Thailand, occurred during the prolonged period of the elevated sea surface temperature (SST) in 2010 and low salinity as well as turbidity due to heavy flooding in 2011. The bleaching index (BI) and mortality index (MI) are calculated to compare the susceptibilities of coral species in the two bleaching events. The BI and MI vary significantly among the study sites and bleaching events. The most susceptible corals during both bleaching events are Acropora millepora, Pocillopora damicornis and Pavona decussate, while the most resistant species were Galaxea fascicularis, Fungia fungites, Pavona frondifera, Oulastrea crispate, and Symphyllia recta. The corals Favia favus, Goniopora columna, Platygyra pini, Symphyllia agaricia were relatively more tolerant to high SST but they are relatively more susceptible to low salinity. Coral bleaching is a phenomenon that the dissociation stress of the symbiotic relationship between zooxanthellae and their cnidarian host results in the reduction in photosynthetic pigment concentration. Among stressors, both prolonged exposure of high SST and low salinity, above and below their thresholds, respectively. The long-term resilience of coral communities at Ko Khang Khao and other coral communities close to the mouth of large rivers may depend on the frequency and duration of the exposure on the elevated SST due to atmospheric heating and low salinity due to river flooding.     

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.     

Photoacclimatization in the zooxanthellae of Pocillopora verrucosa and comparison with a pelagic algal community

Photoacclimatization of zooxanthellae extracted from the coral Pocillopora verrucosa was studied through the determination of pigments, light absorption and photosynthetic parameters, for samples collected in summer and winter between 1 and 40 m on a northwestern reef of Tahiti (French Polynesia). The same measurements were also performed on phytoplanktonic samples collected at a stable oceanic site north of the island. For the zooxanthellae, the variations with depth of all the parameters were generally of small amplitude. Seasonal differences were also observed. The photosynthetic to non-photosynthetic pigments ratio was higher at depth in both seasons and was higher in winter. The intracellular concentration of chlorophyll a and photosynthetic pigments was higher in winter, as was the photosynthetic pigments/chlorophyll a ratio, whereas the non-photosynthetic pigments/chlorophyll a ratio was higher in summer. Variations in the light absorption properties were also small. The photosynthetic parameters showed limited changes with depth with the largest variations (a factor of ∼2) observed for P^B_max. The trends observed for the phytoplankton assemblage were generally of much higher amplitudes than for the zooxanthellae (e.g. for photosynthetic to non-photosynthetic pigments ratio or the saturation parameter, E_k). These results suggest that, in the very clear Polynesian waters, the amount of energy that reaches the zooxanthellae of P. verrucosa is not variable enough in the 1–40 m depth range to result in a drastic modification of the photosynthetic apparatus of the algae.