利用珊瑚生长率重建西沙海域罗马暖期中期海温变化

珊瑚生长率是记录海水表层温度(SST)的一个重要代用指标。本文以南海中北部西沙永兴岛罗马暖期期间发育的3个澄黄滨珊瑚(Porites lutea)为材料,测量它们的骨骼生长率,并利用珊瑚骨骼生长率与SST的关系式定量重建海温年际变化序列。结果显示:3个滨珊瑚(生长于120-59BC、46BC-14AD和30BC-28AD期间)的平均生长率分别为0.88cm/a(变化于0.53~1.24cm/a之间)、0.90cm/a(变化于0.58~1.53cm/a之间)和1.12cm/a(变化于0.71~1.46cm/a之间)。据此重建同时段年平均SST,相应结果分别为26.7℃、26.8℃和27.3℃。2kaBP前后(120-59BC,46BC-28AD)西沙海域平均SST为26.9±0.4℃,低于现代(1981-2010AD)约0.7℃。     

年际―年代际尺度上南海北部SST与 东亚夏季风强度的负相关关系

选取南海北部珊瑚带宽-SST分别与甘肃万象洞WX42B石笋和贵州董哥洞DA石笋的δ18O记录在不同时段进行对比,揭示了南海北部SST变化与夏季风强度的关联。结果显示：在年际―年代际尺度上,南海北部珊瑚带宽-SST与石笋δ18O记录的夏季风强度存在负相关关系：南海北部SST升高,石笋δ18O偏重,夏季风强度减弱;反之亦然。南海北部器测SST与万象洞WX42B石笋δ18O记录的对比也证实了这一关系的存在。ENSO活动影响着季风区的降雨量,控制着南海北部的SST变化。ENSO的存在可能是造成这种负相关关系的直接原因。由于ENSO活动与季风区降雨量的关系存在区域性差异,南海北部SST与局部地区夏季风强度之间的关系仍需进一步的研究。     

华南热带海岸生物地貌过程*

海岸生物地貌过程研究海岸带生物过程和动力-沉积-地貌过程之间的双向相互作用,是海岸生态系统响应和反馈全球变化的重要机制,被列为全球变化核心项目海岸带陆海相互作用研究的重点内容。20世纪90年代以来的调查研究揭示了华南红树林和珊瑚礁热带生物海岸生物地貌过程的主要特点。造礁石珊瑚的高生长率和珊瑚礁高堆积速率是珊瑚礁生物地貌过程的物质基础;红树林生态系统的高生产力、高归还率和捕沙促淤功能是红树林生物地貌过程的物质基础。热带生物海岸地貌结构显示分带性和生物地貌类型和动力地貌类型的叠加和共存,潮汐水位严格控制群落分布格局并形成重要的生物地貌界限。热带生物海岸生物地貌过程有利于消除或减缓海平面上升的浸淹效应。热带生物海岸不断加剧的人类活动干扰和生态破坏导致生物地貌功能削弱和海岸资源环境恶化。     

南沙群岛永暑礁澙湖沉积的晚全新世风暴事件记录

位于南沙群岛永暑礁西南小澙湖的南永4井岩芯柱中含多层珊瑚枝和珊瑚砾石的堆积,反映了突发性风暴事件造成的珊瑚碎屑快速搬运和堆积。全新世晚期约4 000 aBP以来,澙湖珊瑚砾堆积记录了1 400870BC、660BC390AD、600770AD和940-1992AD 4个主要的风暴事件频发时期,并且风暴的强度呈阶段性增强。风暴事件还表现出千年和百年尺度的周期性波动,具有1 280 a、370 a、210230 a、140150 a和90 a的准周期,与全新世气候环境的周期性变化相对应,很大程度上受太阳活动周期变化的影响。     

永暑礁西南礁镯生物地貌与沉积环境

在海上系统调查的基础上提出南沙群岛永暑礁西南部礁镯并非传统的开放型环礁,而是一个封闭型的小环礁,封闭的泻湖能够为高分辨率古环境重建提供原生生物沉积。该小环礁可分为礁前斜坡活珊瑚林带、外礁坪珊瑚生长带、礁突起珊瑚枝块胶结堆积带、内礁坪枝状珊瑚生长-砂质沉积交互带、泻湖坡枝状珊瑚生长-细砂沉积带和泻湖盆底粉砂质生物沉积带共6个生物地貌和沉积带。12个礁坪原生滨珊瑚和2个礁岩滨珊瑚的^14C和TIMS U-Th测年结果表明永暑礁礁坪面形成于近代,它们没有提供中全新世高海平面的证据,约950aBP的中世纪暖期南沙群岛可能有过非常强的风暴潮。此外,1000年以内的珊瑚常规^14C未校正年代与TIMS U-Th年代存在显著差异,在环境解释中需要特别小心。     

三亚湾滨珊瑚骨骼重金属与环境因子的关系

利用ICP-AES分析测定了南海北部三亚湾滨珊瑚(Porites)骨骼生长带1977—1999年问重金属Cr、Zn、Cd、Cu、Ph、Ni、V的含量。通过对重金属元素的因子分析，划分出2类元素组合：Zn、Cd、Cu、Ph、Ni组合和Cr、V组合。2类重金属元素组合与不同季节表层海水温度、降水量以及冬、夏季风指数等相关环境因子的逐步回归分析反映出具不同的重金属元素有不同的环境影响因子，其中Zn、Cd、Cu、Ph、Ni组合主要受春季表层海水温度的影响．Cr、V组合主要受冬季风强弱变化的影响。     

海南岛鹿回头珊瑚礁与全新世高海平面

通过实地考察和资料分析,海南岛南部全新世以来以沉降活动为主要特征,鹿回头珊瑚礁能够反映全新世以来的海平面变化,鹿回头岸礁礁坪面上的原生珊瑚礁是全新世高海平面时期的产物.全新世以来南海北部至少存在过4期相对高海平面阶段：7 300～6 000、4 800～4 700、4 300～4 200和3 100～2 900 cal.aBP.其中7 300～6 000 aBP是整个全新世最高海平面时期,也是鹿回头珊瑚礁发育的繁盛期,基本形成了现代珊瑚礁的地貌格局,后来不同时期发育的珊瑚礁是在此时期形成的礁塘或礁坑等低洼地中形成,并在鹿回头半岛两侧向外发展,现代珊瑚礁则发育于全新世珊瑚礁的外礁坪和礁前斜坡带.另外,鹿回头珊瑚礁反映的南海北部全新世高海平面时间与南海其他地区高海平面时间可以衔接或对应,说明南海地区全新世高海平面具有全球背景,至少在南海是一致的,且与气候变暖紧密相联.     

近165年来中沙环礁中北暗沙滨珊瑚生长率及其对海温变化的响应

海水温度是控制珊瑚生长的关键环境因素之一, 随着全球气候变暖, 海温持续升高已成为珊瑚生长面临的全球性威胁。文章对采自中沙环礁中北暗沙水深约16m的澄黄滨珊瑚岩心样品开展了生长率分析, 揭示出中沙环礁滨珊瑚近165年来的生长历史及变化规律; 并通过与西沙群岛永兴岛滨珊瑚生长率的对比, 探讨了南海中部滨珊瑚生长的区域差异及其对海温升高的响应关系。过去100多年来中北暗沙和永兴岛海区的平均海温分别为(27.4±0.37)℃和(27.09±0.36)℃, 两个海区的海温均呈线性升高趋势, 升温速率一致, 约为0.43℃·ha^-1。过去100多年间中北暗沙和永兴岛滨珊瑚的平均生长率分别为(0.70±0.16)cm·a^-1和(1.19±0.16)cm·a^-1, 但中北暗沙滨珊瑚生长率呈线性下降趋势, 下降速率约为9.4%·ha^-1; 而永兴岛滨珊瑚生长率呈线性上升趋势, 增长速率约为10.9%·ha^-1。过去100多年间两个礁区的滨珊瑚生长率均存在年代际波动, 大致与海温的年代际波动对应。两个礁区滨珊瑚生长率与海温在趋势上呈现非线性响应关系, 存在滨珊瑚生长的最适宜温度约为27.25℃, 过去100多年来中北暗沙海域海温的增温趋势已经超出了滨珊瑚生长的适宜海温范围, 限制了滨珊瑚的生长趋势, 而永兴岛海域海温仍适宜滨珊瑚的生长。在年代际波动上两个礁区滨珊瑚生长率与海温存在线性正相关关系, 海温的年代际增温有利于滨珊瑚生长。在南海未来持续海水升温的情况下, 中北暗沙珊瑚生长的下降趋势将会进一步加剧, 并将严重威胁中沙珊瑚礁生态系统的维持和发展。     

2009—2017年南沙群岛珊瑚礁砾洲演变

通过对南沙群岛永暑礁、西门礁和安达礁3个砾洲结合现场实测数字高度模型（DEM）的遥感影像分析，重建了2011（2009）、2013、2015、2017年4个时段的砾洲DEM，分析揭示出珊瑚礁砾洲不同时段的地形地貌特征及其演变过程。结果显示：2009—2017年间，安达礁砾洲以侵蚀为主，砾洲不断缩小，平均高度、面积和体积呈下降趋势；2011—2017年间，永暑礁砾洲以水平和垂直加积为主，砾洲不断扩大增高，平均高度、面积和体积呈增长趋势；西门礁砾洲以水平加积为主，面积呈增大趋势，而平均高度呈下降趋势，体积变化趋势不明显。2011—2017年间，永暑礁和西门礁砾洲呈现向东或东南礁坪内侧潟湖方向的移动，而安达礁砾洲2009—2017年间则向西北方向礁坪外侧移动，移动距离明显大于永暑礁和西门礁砾洲。3个砾洲的演变主要受季风浪和台风浪的控制，表现为砾洲缩减向礁坪外侧迁移和砾洲扩展向礁坪内侧潟湖迁移的2种不同演变模式，这与砾洲各自所在礁坪在珊瑚环礁中的位置，以及礁坪形态造成的礁坪水动力环境的差异有关。南沙群岛珊瑚礁砾洲地貌的演变为深入研究南海珊瑚礁灰沙岛地貌发育演化及动力机制提供了重要的科学基础。     

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.