pCO2增加引起的海洋酸化对造礁珊瑚光合效率的影响研究

海洋酸化是近年来人类所遇到的重大全球环境问题之一,它指的是大气CO2浓度增加引起的海水pH降低的现象。海洋酸化已经威胁到珊瑚礁及其它钙质生物的生存与发展。近期的预测模型与野外实验均表明,海洋酸化的后果可能比以前想象的更为严峻。本研究采用叶绿素荧光技术,选取3种鹿回头珊瑚礁区常见的珊瑚种类（Acropora valida、Galaxea astreata和Favites abdita）,分别设置海水环境为450 μatm、650 μatm（IPCC预测的2065年的水平）和750 μatm（IPCC预测的2100年的水平）的3个pCO2浓度梯度,监测珊瑚在不同CO2浓度背景下10天内的光合荧光参数的变化。实验结果表明,水体pCO2为650μatm时,珊瑚的总体光合效率最高,但随着时间的延长,珊瑚荧光参数在3个浓度梯度下都会显示不同程度的下降趋势。虽然3种珊瑚对不同浓度CO2响应的程度不同,但基本上显示出,在低浓度pCO2时,pH下降引起的酸化作用控制着珊瑚共生藻的光合效率;而随着浓度的增加,CO2增加引起的施肥效应愈加明显,与酸化作用竞争,共同作用于珊瑚共生藻,使得光合荧光参数在波动中变化。     

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.     

环礁潟湖沉积物重建南沙群岛小冰期以来的热带气旋活动

热带气旋活动以及由此产生的风暴潮和强降雨对南海及周边沿海地区社会经济构成巨大威胁。对器测记录之前全新世热带气旋的研究有助于准确预测全球变暖背景下热带气旋活动的变化趋势。本文利用南沙群岛安乐礁潟湖沉积物重建了小冰期以来准年分辨率的热带气旋活动, 共识别28个风暴事件层。研究表明, 小冰期以来, 南沙群岛安乐礁热带气旋活动在年代际到百年尺度上频繁变化, 发育两个主要的风暴活跃期。在小冰期早期(AD 1471—1620)经历了最为强烈的风暴活跃期, 另一个风暴活跃期位于现代暖期的AD 1930—1960, 风暴活动虽有所加强, 但明显低于小冰期早期。与同期永暑礁重建结果的对比表明, 热带气旋活动存在明显的时空差异性, 更多来自相近区域的高分辨率风暴记录可有效降低古风暴活动重建的不确定性, 提高重建记录的准确度。     

南海南部美济礁200余年滨珊瑚骨骼钙化率变化及其与大气CO2和海水温度的响应关系

工业革命以来的大气CO2浓度上升和全球气候变暖被认为是珊瑚生长的主要威胁.利用珊瑚骨骼X光影像方法分析了美济礁14个大型滨珊瑚的骨骼钙化率,获得了200多年来的珊瑚钙化率变化模式.结果显示珊瑚钙化率的长期变化包括3个增长阶段(1770～1830,1870～1920和1980～2000)和2个降低阶段(1830～1870和1920～1980),其中1770～1830年和1920～1980年分别有200多年来最大增幅(4.5%)和最大降幅(6.2%),最近的时段1980～2000年间珊瑚钙化率有小幅度上升.珊瑚钙化率与大气CO2和海水表层温度(SST)响应模式的分析发现,美济礁珊瑚钙化率与大气CO2的响应关系不成立,百年来的大气CO2浓度增加对珊瑚生长的影响不显著;珊瑚钙化率则与SST具有非线性响应关系,最大钙化率温度为27.2℃,低于和高于该温度,钙化率降低.20世纪早中期的SST上升有利于珊瑚生长,而近20年的SST持续上升则不利于珊瑚生长.     

南海滨珊瑚骨骼密度带的季节特征及其主要环境影响因素

滨珊瑚（Porites）是南海造礁石珊瑚群落的主要优势种之一,广泛应用于珊瑚礁生态以及高分辨率气候环境响应和重建研究。滨珊瑚不同季节生长形成的骨骼密度条带是开展相关研究的重要基础,而前人对于滨珊瑚骨骼密度带季节性的认识多是基于单一地点的样品,存在地域的差别或矛盾。选取南海不同地点典型珊瑚礁区包括北部海南文昌、中部西沙群岛永兴岛和盘石屿、南部南沙群岛美济礁的 4 个现代活体滨珊瑚骨骼样品,利用数字影像分析方法以及电感耦合等离子体原子发射光谱和气体稳定同位素比质谱仪分别分析了滨珊瑚骨骼密度条带影像灰度和地化指标（Sr/Ca 和 δ 18 O）。结果显示,滨珊瑚样品骨骼密度和地化指标都呈现显著的季节变化。结合海温数据,揭示出样品骨骼密度带季节特征的地域差异,其中,北部文昌滨珊瑚样品骨骼高密度带形成于夏季,低密度带形成于冬季;中部永兴岛样品高密度带形成于秋季,低密度带形成于春季;盘石屿样品高密度带形成于春季,低密度带形成于秋季;南部美济礁样品高密度带形成于冬季,低密度带形成于夏季。采用广义加性混合模型进一步分析了滨珊瑚样品骨骼密度与 3 个主要环境影响因子（海温、光照和盐度）的响应关系。结果表明：不同地点滨珊瑚样品的骨骼密度与主要环境因子的关系也各有不同,考虑样品个体和地点的随机效应,4 个地点滨珊瑚样品的骨骼密度整体上与海温和光照存在非线性响应关系,反映了在南海大空间尺度上,海温和光照可能是影响滨珊瑚样品骨骼密度季节变化的主要环境因素。     

干旱区湖泊沉积物磁组构参数量值特征环境变化研究

对干旱区终闾湖泊沉积物磁组构参数进行了研究,表明干旱区湖泊沉积物磁组构参数值基本介于水动力,风动力沉积物的量值之间。在湖相,湖沼相,泥炭层及受人类影响的洪泛沉积段,沉积物磁组构参数值有明显的区别,同时在同一沉积相中其参烤值也存在较大的变化,指示了沉积动力强度和沉积环境方面的差异。     

珠江口红树林基围养殖生态开发模式评述

起源于珠江三角洲的红树林基围(land-based enclosure)养殖传统模式是红树林可持续利用和生态开发范例之一。本文介绍了珠江口红树林基围养殖生态开发模式的3个个例: 仅存香港米埔红树林自然保护区的传统基围养殖运作历史和演变, 及其候鸟生境、养殖、观鸟、环境教育综合功能的实现; 珠海淇澳岛大围湾红树林传统和粗放式基围养殖试验和围内水位盐度等环境条件变化对红树林生长影响的研究; 伶仃洋东岸海上田园红树林海水种植-集约式养殖系统试验和红树林净化水质研究。在珠江口红树林保护管理及海域污染防治过程中建议重视红树林可持续利用模式的研究和推广, 建立新的基围养殖示范区, 大力推广红树林基围养殖的生态开发模式, 探索毁林养殖区红树林友好式整治模式, 改善红树林基围养殖技术提高养殖产量, 加强红树林基围养殖系统相关科学研究。     

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.     

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:7300~6000、4800~4700、4300~4200和3100~2900cal.aBP。其中 7300~6000aBP 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。