原位监测技术在西沙群岛珊瑚礁生态系统中的应用

传统的珊瑚礁生态系统监测方法不能连续监测,无法监测到突发事件对珊瑚礁生态的影响,也很难定点对珊瑚礁群落进行监测,数据分析存在较大的局限性。原位监测技术集成了水质监测和水下成像技术,并实现了在线传输,在很多方面优于传统的监测方法。文章以西沙群岛赵述岛海域为实验海区,进行了珊瑚礁生态系统原位监测技术实验,实验内容包括pH值、溶解氧、浊度、叶绿素、盐度、水下录像以及实时在线传输。系统运行一年后,获得了水质、珊瑚覆盖率、种群数量和鱼类密度等数据的变化,进而判断实验海区的珊瑚礁生态系统正在恢复。通过在实验海区的实验,说明该原位监测技术是可行的,可以将监控站点推广至整个西沙群岛的岛礁,而不局限于永兴岛附近海域,监控数据可以服务于珊瑚礁生态恢复、保育和资源利用。     

西沙群岛珊瑚礁测年与解析

采用14C、230Th/234U和电子自旋共振（ESR）等多种测年方法对西沙群岛珊瑚礁的年龄进行了对比研究,发现不同测年方法得到的年龄差别很大。应用不同测年方法的原理对年龄进行了解析,结合珊瑚礁的矿物组成,推算出石岛珊瑚礁样品的原生珊瑚形成时间约为30 000 aBP;在6 000～7 000 aBP,随着海平面的下降,珊瑚矿物组分开始发生变化,并在约5 000 aBP通过碳酸盐胶结形成较为致密的珊瑚礁。本研究解释了测年方法不同得出的年龄不一致的问题,为今后珊瑚礁测年研究提供了一种较为合理的解决思路。     

珊瑚礁及其生态系统的特征

本文论述了珊瑚礁的形成机理、分类、生态环境以及珊瑚礁生态系统的结构和功能,从而指出了珊瑚礁生态系统是海洋中生产力水平极高的生态系统。     

珊瑚礁生态系统健康评价方法的研究进展

简要介绍了珊瑚礁生态系统具有极高生产力和物种多样性,易受外界环境影响而衰退等特点.珊瑚礁生态系统的健康评价离不开对珊瑚礁的监测及数据的调查,全球珊瑚礁监测网络推荐的珊瑚礁监测包括生态监测以及经济监测两部分,监测方法应满足相应的要求,以保证所获数据可以进行相关比较.应用于生态系统评价的方法主要有指示物种法和指标体系法.珊瑚礁监测及评价中常用的指示物种的生物指标包括石珊瑚生物指标以及其它生物指标.造礁石珊瑚是珊瑚礁最重要的生物,目前对珊瑚礁的监测主要集中于存活硬珊瑚盖度以及生物多样性指数.一般而言,这是两个最重要的参数,但仍有不足.因此,珊瑚生长率(骨骼生长)的测量、钙化生产率、珊瑚生育力及补充、监测虫黄藻损失、珊瑚疾病及细菌暴发性增值、珊瑚骨骼的生物累积等指标也随之建立起来.为了对珊瑚礁原始生存结构生物提供一个早期亚致死压力预警,以便对珊瑚礁采取有效的保护管理措施,珊瑚礁鱼类、软体动物等其它生物及相关指标得到了应用和发展.与指示物种法相比,指标体系法不仅考虑了不同组织水平之间的相互作用以及同一组织水平上不同物种间的相互作用,而且还考虑了不同尺度转换时监测指标的变化,更能客观全面反映珊瑚礁的健康状况及变化趋势.HRHPI推荐从生态结构、生态功能、压力及社会经济几个特征属性方面对珊瑚礁健康进行评价,并给出每个特征属性包含的具体指标,以及各指标与珊瑚礁健康的相关性,指标选取标准,指标数据的获得方法以及基准值或目标值的设定等.尽管HRHPI给出了详细的评价指标体系,并探讨了指标评价标准("基准值"及"目标值")、健康指数、生态完整指数等概念,但评价模型或模式仍在探索中.随着新方法新技术的发展,高科技方法在珊瑚礁健康评估中得到了应用并迅速发展.由于尚无确定的评价珊瑚礁健康的模式,因此建立一个可以描述珊瑚礁群落健康状况的数量模型或者指标非常有必要.     

珊瑚礁生态系统功能产生机制及评价方法

生态系统功能是指生态系统维持自身或其他生态系统健康,并直接或间接为人类提供产品和服务的能力。客观评价珊瑚礁生态系统功能对实现珊瑚礁资源有效保护和可持续利用有重要意义。本研究梳理归纳了生态系统功能的概念内涵,分析了珊瑚礁生态系统功能的产生机制;初步构建了基于珊瑚礁生态系统功能指数(coral reef ecosystem function index, CREFI)的珊瑚礁生态系统功能评价方法;并以徐闻国家级珊瑚礁自然保护区为例,利用2006年和2016年调查数据对珊瑚礁生态系统功能进行定量评价。结果显示,徐闻国家级珊瑚礁自然保护区2016年的CREFI高于2006年,主要是由于珊瑚礁的死亡率有所降低和食草性鱼类种数明显增加;CREFI具有清晰的应用目标和理论框架,评价结果能清晰地反映珊瑚礁生态系统功能的时空差异,较好地评价珊瑚礁生态系统的功能稳定性和健康状况,可作为一种珊瑚礁生态系统功能定量评价模型,为珊瑚礁生态系统管理和决策提供参考。     

徐闻珊瑚礁资源的保护、恢复和开发

珊瑚礁因其形成构造独特，造型各异，加上美丽的沙滩，成为不可多得的旅游资源。本文以中国广东省雷州半岛徐闻县珊瑚礁为例，分析了珊瑚礁的形成、生长环境和影响因素，认为珊瑚礁作为一种宝贵的资源，应在保护和恢复的基础上合理的开发利用，以适应旅游开发的需要。     

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。     

青藏高原隆升与西沙珊瑚礁沉积的对比

青藏高原隆升与西沙珊瑚礁沉积对比研究的结果表明，由于地壳均衡作用，青藏高原挤压隆升，南海基底扩张沉降，且青藏高原隆升与西沙基底沉降呈正相关，从而导致上新世以来青藏高原隆升幅度与西沙珊瑚礁沉积厚度呈正相关，青藏高原隆升速率与西沙珊瑚礁沉积速率呈正相关。     

西沙群岛重要岛礁鱼类资源调查

为摸清岛礁海域鱼类资源种类及分布 ,合理安排渔船生产 ,2 0 0 3年 5月采用延绳钓和底层刺网在西沙群岛的浪花礁、东岛、永兴岛、华光礁、金银岛、玉琢礁和北礁等 7座珊瑚礁水域进行了 1个航次的鱼类资源调查。 2种作业投入的捕捞努力量分别为延绳钓 3 740钓、底层刺网 14 480m ,单次作业努力量延绳钓 80～ 3 2 0钓、底层刺网 12 0～ 80 0m。捕获鱼类 177种 ,渔获量 3 70 0尾 2 767.0 0kg ,其中延绳钓 3 3种计 77尾 1711.5 5kg ,底层刺网共 15 3种计 3 62 3尾 10 5 5 .45kg。按岛礁平均 ,渔获率和单位捕捞努力量渔获量 (CPUE)延绳钓为 2 .0 6尾·(10 0钓 ) -1、45 .76kg·(10 0钓 ) -1,底层刺网为 2 5 0 .2 1尾·(1km) -1、72 .89kg·(1km ) -1。捕获的主要经济种类有鲨鱼、裸胸鳝、石斑鱼、笛鲷、裸颊鲷、鹦嘴鱼和绯鲤等。北礁、金银岛和玉琢礁的鱼类资源比较丰富 ,开发潜力较高 ;浪花礁、东岛、华光礁和永兴岛次之 ,也有一定的生产价值。     

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/m²,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...     

珊瑚礁生态系统修复研究进展

健康的珊瑚礁生态系统具有造礁、护礁、固礁、防浪护岸、防止国土流失的功能。同时, 珊瑚礁生态系统生物多样性极高, 被称为海洋中的“热带雨林”。我国南海拥有200多个珊瑚岛、礁与沙洲, 是世界海洋珊瑚礁最丰富的区域之一。近年来, 由于全球气候变化和围填海等人类活动的影响, 珊瑚礁生态系统受到了不同程度的影响或破坏, 危及海洋生态与岛礁安全, 珊瑚礁生态系统的修复至关重要。本文对珊瑚礁生态系统的现状、修复方法及存在的问题进行了总结, 并在此基础上创新性地提出了基于系统的珊瑚礁多维生态系统修复模式并付诸实践, 以期提供更有效的珊瑚礁生态系统修复新方法。     

维持南沙珊瑚礁生态系统高生产力的新观点——拟流网理论

珊瑚礁生态系是海洋中最重要的生态系之一,一般处于热带与亚热带海域。众所周知,热带海洋的上层水由于浅部温跃层的存在,阻碍了营养物质的向上输送,从而使有机物产量和输出通量都较低,即热带海洋的上层水是一层十分贫瘠的寡营养水。但处在热带海域中的珊瑚礁确有异常高的生产力,所以人们称珊瑚礁为热带沙漠海洋中的绿洲,对被包围在贫瘠海水中的珊瑚礁如何能维持高生产力这一问题,几十年来人们进行了大量的研究(Bilger et al.,1995; Atkinson,1987; Atkinson et al.,1992;宋金明,1997),最初的结果是珊瑚礁生态系不需要外来的营养盐输入,是一个典型的自养生态系,但后来,经过科学家的反复研究结果表明,珊瑚礁生态系中的营养物质有较小的部分向外边贫瘠的海水输送。因此,为维持珊瑚礁的生产力,珊瑚礁内必定有外源的营养盐输入,基于这个出发点,人们又提出了几个维持珊瑚礁生态系高生产力的原因。本文通过对珊瑚礁生态系高生产力及其原因的系统探讨,提出了维持南沙珊瑚礁生态系高生产力一个新观点——拟流网理论,这对深入研究珊瑚礁生态系的物质循环,特别是生源要素的循环具有重要的意义。     

人类活动对徐闻灯楼角珊瑚礁生态系统的影响

珊瑚礁生态系统被认为是“热带海洋沙漠”中的绿洲,有着非常高的物种多样性和生物生产力,可为当地居民提供食物和生活来源,并为游客提供美丽的海底景观,还可保护岛屿和大陆的海岸线免受海浪侵蚀。但是,随着珊瑚礁的利用在不断的变化和增长,珊瑚礁的退化也是触目惊心的。世界上很多地方珊瑚的死亡和珊瑚礁的退化状况都有研究和报道。造成这种状况的原因很多,主要是两个方面:一个是自然压力,即自然环境的剧烈变化,如全球气候的变暖、长棘海星的数量剧增、厄尔尼诺事件以及强风暴、强烈泥沙活动与沉积事件和火山爆发等;另一个是人为的压力,也就是人类活动的影响,如采集、污水扩散、挖掘造成的再沉积等。     

西沙群岛珊瑚礁海域浮游动物群落结构初步分析

为了解西沙群岛珊瑚礁海域浮游动物的群落特征, 于2015年5月末至7月初在西沙群岛8个岛礁(七连屿、永兴岛和东岛3个岛屿以及浪花礁、盘石屿、玉琢礁、华光礁和北礁5个环礁)进行了浮游动物采样, 分析了浮游动物的多样性、丰度和群落结构特征, 并比较了5个环礁潟湖内和向海礁坡区浮游动物群落组成的差异。调查海域共鉴定浮游动物180种(包括浮游幼虫13个类群), 其中桡足类最多, 达83种, 其次是水母类(38种)、浮游软体类(14种)、毛颚类(11种)和浮游被囊类(7种); 浮游动物平均丰度为256.4±117.8个·m^-3, 桡足类占总丰度的51.08%, 其次是浮游幼虫(16.30%)、浮游被囊类(13.22%)和毛颚类(7.70%)。浮游动物种数、多样性和均匀度指数、丰度在岛屿和环礁之间以及环礁的潟湖区和向海礁坡区均存在差异; 浮游动物多样性和丰度在东岛、玉琢礁和华光礁较高, 而在七连屿和北礁较低; 5个环礁向海礁坡区的浮游动物多样性和丰度皆高于潟湖区的。多元统计分析结果表明调查岛礁的浮游动物可划分两个聚群(相似水平85%); 岛屿近岸及环礁的潟湖群落(Ⅰ)和岛屿远岸及环礁的向海礁坡群落(Ⅱ); 两个聚群浮游动物组成差异较显著(r=0.832, p<0.001); 前者的种数、多样性指数、总丰度和主要浮游动物类群如桡足类、毛颚类和浮游幼虫的丰度显著低于后者。环礁潟湖区和向海礁坡区的空间异质性和生态环境差异可能是导致浮游动物群落结构呈现不同特征的主要因素。     

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。     

西沙群岛的海草

海草在世界各海域已知有12个属,其中8个属在我国有分布。在从五十年代后期开始的西沙群岛动、植物区系调查中,先后采到海龟草 Thalassia hemprichii ( Ehrenb.) Aschers.、喜盐草 Halophila ovalis (R.Br.) Hook.和无横脉喜盐草 H. beccarii Aschers.等三种海草,分隶于二属。 海草是一个热带性较强的类群,在已知的12个属中,有7属以热带为分布中心。分布在我国沿海的8属海草中,也有6属是热带性的(包括西沙群岛的2属3种),其中海龟草是纯热带种类,而喜盐草和无横脉喜盐草是热带一亚热带类型。 在我国,有关海草的研究甚少,本文首次报道西沙群岛海草。海龟草、喜盐草及无横脉喜盐草均为我国新记录。     

N0AA发布美国珊瑚礁生态系统新研究报告并为综合观测系统提供依据

2005年8月18日，NOAA发布美国珊瑚礁生态系统国家研究报告。根据美国浅海珊瑚礁生态系统状况新的全国评价，美国国家珊瑚礁系统依然承受着来自自然和人类的种利压力，包括：过度捕捞、病害、污染和气候变化。     

基于形态学和宏条形码技术的南海西沙群岛浮游动物多样性的比较分析

西沙群岛是我国南海陆地面积最大的群岛,海域广阔,拥有重要的战略地位与丰富的海洋资源。为了解该海域浮游动物组成与分布特征,本研究于2019年5月在西沙群岛14个岛礁站位开展多学科综合调查,并采用形态学方法和基于18S V9测序的宏条形码技术对浮游动物样本组成进行鉴定。结果显示,此次西沙调查站位浮游动物样本的主要种类包括桡足类、软甲纲和箭虫纲,这3个类别的物种在两种鉴定方法中均具有较高的相对丰度。14个站位浮游动物平均密度为707.53±378.34 ind/m³,各站位浮游动物丰度、物种组成及优势种存在差异。形态学方法共鉴定出11门17纲18目共86个物种,18S V9分子方法鉴定出22门46纲85目共233个操作分类单元(operational taxonomic units, OTUs),分子鉴定的物种覆盖度更高,且代表性类群相对丰度和多样性指数在大部分站位与形态学鉴定结果呈现出显著相关性,表明宏条形码技术鉴定方法与形态学鉴定方法在评价海洋浮游动物多样性方面具有较好的可比性,在我国海洋浮游动物群落监测中具有较高的应用潜力。但由于目前浮游动物的分子鉴定方法仍处于初...     

西沙群岛红藻的研究Ⅱ

本文继续报告了我国西沙群岛产的十种红藻，其中的光辉软毛藻[Wrangelia argus(Mont.) Mont.]，粗枝软毛藻[W. tagoi (Okam.) Okam. et Segawa]和猩红斜网藻(Vanvoorstia coccinea J. Ag.)等三种为我国新记录；多孢毡藻(Haloplegma polyspora sp. nov.)为一新种；粗枝软毛藻和球枝藻[Tolypiocladia glomerulata (Ag.) Schmitz]的四分孢子囊以及猩红斜网藻的精子囊均为首次记述。此外，通过对国内外产的一些软毛藻属种类的研究对分类依据的皮层概念进行了讨论，并在此基础上根据皮层的特征建议把软毛藻属分作三个组。