南沙群岛珊湖礁潟湖垂直沉降颗粒物中主要元素的生物地球化学过程研究

本文首次报道用沉积物捕捉器（ＳＴ）研究南沙群岛珊瑚礁湖沉降颗粒物中主要元素垂直通量、垂直转移形态、再循环过程及垂直通量与表层海水温度的关系。结果显示,作为生物化学沉积标志的Ｃａ、Ｍｇ具有最高的垂直通量,达１．４和０．１ｇ／（ｍ２·ｄ）以上,作为生物富集标志的Ｂｒ、Ⅰ也有较高的垂直转移量;垂直转移形态的研究表明Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ主要以碳酸盐结合态向海底转移,其中Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ占９９％以上,Ｆｅ、Ｉ、Ｂａ主要以铁锰氧化物结合态向海底输送,在垂直沉降颗粒物到达海底后,有相当部分的主要元素可再循环进入水体中,Ｂｒ、Ｉ、Ｋ、Ａｌ的绝大部分进入再循环,Ｍｇ、Ｎａ、Ｃｌ有一半左右进入再循环,Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｆｅ大部分被埋葬;Ｎａ等９种元素的垂直转移量随ＳＳＴ呈指数降低响应,对ＳＳＴ的敏感性Ｆｅ＞Ｂｒ＞Ｓｒ＞Ｃａ＞Ｎａ＞Ｃｌ＞Ｍｇ＞Ｉ＞Ａｌ,这再一次验证了ＣａＣＯ３随温度升高,其溶解度降低、化学沉积量增加这一自然界的普遍规律,表明在珊瑚礁海水的垂直沉降颗粒物中主要元素是作为珊瑚的重要成分与ＣａＣＯ３一同被沉积下来的,ＣａＣＯ３起到稀释剂的作用。     

南沙珊瑚礁对大气CO2含量上升的响应

本文利用南沙海域的碳酸盐化学以及相关调查资料，分析了表层CaCO3饱和度的分布特征，通过碳酸盐的热力学计算模式，定量评估了未来大气CO2增加对表层CaCO3饱和度的潜在影响，利用CaCO3饱和度与珊瑚钙化速率的经验关系式，进一步预测了珊瑚礁对大气CO2上升可能产生的生物地球化学响应．初步结果显示，工业革命前至2100年，南沙海域的CaCO3饱和度将下降43％左右，从而将引起珊瑚礁的平均钙化速率减少33％．如果未来大气CO2浓度继续保持目前的上升趋势，南沙海域珊瑚礁可能会停止生长，甚至某些造礁生物面，临灭绝的危险．     

南沙群岛珊瑚礁海域黑边鳍真鲨的年龄与生长

利用脊椎骨鉴定 2004年5～7月于南沙群岛珊瑚礁海域捕获的黑边鳍真鲨的年龄,进一步推算其Von Bertalanffy生长方程.结果表明：南沙群岛珊瑚礁海域黑边鳍真鲨优势年龄组为雌性5～7a,雄性4～7a;v-b生长方程相关参数为：K=0.127,L∞=188cm,t0＝-1.442a;其重量生长的拐点年龄为8.22a.     

南海西南部珊瑚礁区活动断裂分析

利用SEABAT8111多波束系统在南海西南部珊瑚礁区海域进行地形地貌探测,同时还进行了单道和多道地球物理调查。探测表明该区珊瑚礁礁体的活动断裂主要有NE、NW、SN向3组。NE向断裂主要分布在岛礁区内,是晚燕山期南海第一次海底扩张时形成的断裂系,强烈活动于晚白垩世—始新世,晚第三纪以来继承性活动,以张剪性断裂为主,现今活动性中等至弱。NW向断裂主要分布在曾母盆地,以张剪性断裂为主,切割至基底,强烈活动于渐新世至上新世,构成了曾母盆地的主要张裂期,第四纪仍有活动,均为弱活动断裂。SN向断裂主要有南海西部的滨海断裂带,它是南海SN向扩张时期的转换断层,具张剪性,为中活动断裂,是南海西南部珊瑚礁区活动性较强的断裂,该断裂带历史上曾有火山活动和地震活动的记录。     

南沙群岛渚碧礁海域造礁石珊瑚群落特征

根据2007年5月的调查资料,对南沙群岛渚碧礁海域造礁石珊瑚的群落结构、种类组成、覆盖率和死亡率等进行了分析研究.鉴定出的造礁石珊瑚有74种,其中鹿角珊瑚科(Acroporidae)种类最多.渚碧礁海域造礁石珊瑚群落澙湖内外差别较大,澙湖内造礁石珊瑚覆盖率和健康状况明显优于澙湖外,但是两者的死亡率都较高.礁坪和澙湖的优势种不同且优势度较高(优势度>40%),其中细柱滨珊瑚(Porites cylindrica)在澙湖内占主导地位(优势度:47.20%),而澙湖外以疣状杯形珊瑚(Pocillopora verrucosa)为主导(优势度:54.88%).造礁石珊瑚大量死亡的原因可能是自然因素和人类活动共同造成的,必须加以关注.     

南沙海区珊瑚礁灰岩纵波波速特征及其影响因素 *

珊瑚礁灰岩是孔隙结构复杂、密度变化较大的一类岩石, 但过去对珊瑚礁灰岩纵波波速与孔隙结构的关系及其影响因素研究不够深入。本文测定和分析了南沙海区某岛礁钻孔中珊瑚礁灰岩的纵波波速、孔隙度以及密度特征, 结果显示礁灰岩的纵波波速变化范围为5104~5958m·s^-1, 孔隙度变化范围为1.47%~17.7%, 密度变化范围为2.07~ 2.72g·cm^-3。这些特征表明, 埋藏后的压实作用和重结晶作用, 对珊瑚礁灰岩的孔隙度和密度产生影响。珊瑚礁灰岩弹性波速主要受孔隙度和孔隙结构类型的影响, 礁灰岩横、纵波速比值能有效地确定岩体的结构和稳定性, 因此礁灰岩的声学特性研究成果可为珊瑚岛礁工程建设的稳定性评估提供可靠的数据支撑。     

南沙群岛珊瑚礁砾洲地貌特征

通过对南沙群岛永暑礁、西门礁和安达礁3个砾洲的现场调查,基于理论最低潮面和平均海面分别计算了砾洲的可能分布范围和平均出露范围,获得了砾洲的地形地貌特征。3个砾洲均为向西北凸出的弧形,呈北东-南西向展布。永暑礁和西门礁砾洲周边地势较高,中部相对低洼,分布有多条砾脊,边缘向海侧主砾脊高度最大,内部多条较低的次砾脊相交于主砾脊并汇聚于砾洲东部;安达礁砾洲则中部凸起地势较高,周边较低,无多重砾脊分布。推断砾洲的发育由最初珊瑚枝块堆积于中部形成凸起,逐渐向北东和南西两侧以砾脊形式扩展,最终形成砾洲由内向外的洼地-砾脊-砾滩的地貌分带模式。砾洲的地形地貌特征表明,南沙群岛砾洲的发育主要受北东-南西向水动力条件季节性交替的控制,反映了南海海区盛行季风的影响。南沙群岛珊瑚礁砾洲的地貌特征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基础数据。     

西沙赵述岛海域珊瑚礁生态修复效果的初步评估

珊瑚恢复是一个协助退化、受损的珊瑚礁生态系统恢复的过程.近10 a来,西沙珊瑚礁生态系统不断退化,至2009年珊瑚覆盖率已下降至不足10%.针对西沙群岛珊瑚礁生态系统的退化状况,2011年12月于西沙赵述岛海域投放人工礁基并开展珊瑚移植实验,比较了人工修复区和自然恢复区1a后的修复效果.结果显示,投放礁基且进行珊瑚移植的区域,移植珊瑚的存活率不到10%;投放礁基但未进行珊瑚移植的区域,珊瑚补充量高达6~7 ind/m2;自然恢复区其珊瑚覆盖率提高了19.4%.依据珊瑚礁生态修复效果评估方法,人工修复且进行移植珊瑚的区域的生物修复权重值为27.5,人工修复但未移植珊瑚区及自然恢复区的生物修复权重值为39.3,珊瑚修复生物指标为亚健康.我们的结果表明,在健康、有良好珊瑚幼虫补充的珊瑚礁生态系统中,珊瑚礁群落可以自行恢复,其恢复只是一个时间的问题;而在缺少珊瑚幼虫附着基底的区域,通过人为增加一些附着基底,可加速其恢复进程.     

珊瑚礁坪波浪的衰减特性分析

珊瑚礁海底与一般的礁石或泥沙海底结构相差很大，波浪衰减特性也相差较大。根据实测海浪资料，讨论波浪在礁坪上传播的衰减特性和波浪能量的转移。分析结果表明，在相对水深为0．0613—0．0867之间，波浪传播单位距离(100m)的波高衰减系数为22．09％—46．56％，平均值为31．35％；波能衰减系数为33．74％—53．23％，平均值为43．61％。波浪在礁坪上传播过程中，高频损失的能量多于低频，谱能量向低频转移。应用统计方法得到波高、波能衰减系数与相对水深D/L关系的拟合方程。     

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。     

南沙渚碧礁生态系营养关系的稳定碳同位素研究

利用稳定碳同位素分析技术研究了南沙渚碧礁生态系食物网主要生物类群之间的营养关系。结果表明，生物的稳定碳同位素组成与其营养来源有密切关系。浮游植物的δ^13C为-18.3‰，与其所处海域的环境条件一致，浮游动物的δ^13C值变化较大，范围为-20.4‰～-10.9‰,表明可能存在浮游植物和碎屑两种营养来源。珊瑚和砗磲的碳同位素组成（-17‰～-15‰）与浮游动物相差较大，暗示共生虫黄藻可能在这些珊瑚的营养来源中起重要作用。底栖海参（-9.6‰)和蜘蛛螺（-12.5‰)的碳同位不比组成与它们沉积物食性的营养特征吻合。鱼类的δ^13C值变化范围较大（-17.7‰～-10.9‰），未表现出随营养级升高而增大的趋势，说明影响鱼类碳同位素组成的因素比较复杂。     

The remote sensing composite information entropyand types of Nansha coral reef atolls

INTRODUCTIONTherearemorethan60atollsintheNanshaIslandsofChina.AInongtheemergedatollsofthem,thelargestreeftopareaisabout620kmZ,thesmallestisaboutIkmZ.TheresearchontheirgrowthisimPOrtantfromthescientificandrealisticperspectives.Duringthegeologicalhistory,undertheconditionthatthesealevelisrelativelysteady,theatoll'sformationisatypeofmarinetranSgression.Onthebasisoftheatollreef-ring'sopen-degree,theemergedatollsareclassifiedintofourtypes:opentype,half-opentype,quasi-closedtypeandclosedtyp…     

Gradients in coral reef communities exposed to muddy river discharge in Pohnpei,Micronesia

This study analyzed how coral communities change along a gradient of increasing exposure to a mud-discharging river in the Enipein Catchment, Pohnpei, Micronesia. Using video transects, we quantified benthic communities at five sites along a gradient moving away from the river mouth towards the barrier reef. The most river-impacted site was characterized by a high accumulation of mud, low coral cover and low coral diversity. Although coral cover leveled off at ∼400 m from the river mouth to values found at the outer-most sites, coral diversity continued to increase with increasing distance, suggesting that the most distant site was still impacted by the river discharges. Fungiidae, Pavona, Acropora, Pachyseris and Porites rus all significantly increased in cover with distance from the river, while Turbinaria decreased. The combined presence and abundance of these six species groups, together with coral species richness, may help to indicate the effects of terrestrial runoff in similar runoff-exposed settings around Micronesia, whereas coral cover is not a sensitive indicator for river impact. Coral reefs are important resources for the people of Pohnpei. To prevent further degradation of this important resource, an integrated watershed approach is needed to control terrestrial activities.     

南沙郑和环礁小南薰礁的点礁地貌特征及其控制因素

点礁是在空间上呈点状分布的礁体,是一种重要的珊瑚暗礁地貌类型,南海南沙群岛北部海区的一系列环礁发育有众多的珊瑚点礁。目前,对点礁地貌的形态特征、发育过程和机制的研究相对匮乏,南海地区的珊瑚点礁地貌定量研究尚为空白。以南沙群岛北部郑和环礁西南端的小南薰礁发育的点礁为研究对象,利用多波束水深实测数据结合Google Earth WorldView-2遥感影像,对所识别的123个点礁的顶底水深、高度、顶底直径等形态参数进行量测与统计分析,结果表明,其底部最大水深为35.05 m,顶部最小水深为7.89 m,平均高度2.62 m。其中,88个点礁（占71.5%）分布于水深25～35 m（深水点礁）,27个（占17.9%）分布于水深10～18 m（浅水点礁）。点礁顶部和底部直径的平均值分别为8.49 和19.13 m,形状因子和顶底关系因子的平均值分别为0.15和0.42,其剖面形态呈峰丘型（21.1%）和礁坪型（占78.9%）,且多呈孤立型分布,亦见少数以群落型分布。浅水点礁以礁坪型为主,其顶部和底部直径较大,而形状因子较小,反映了波浪动力的控制作用;峰丘型仅见于深水点礁,其形状因子较大（＞0.23）,顶底关系因子较小（＜0.25）,高度和直径呈正相关,反映了珊瑚生长作用对点礁地貌的影响。点礁底部直径集中呈NEE-N向延伸,显示了海域盛行风向与海水运动方向的控制作用。     

沉积物对珊瑚礁及礁区生物的影响

海水中日益增多的悬浮物和泥沙沉降是导致珊瑚礁严重衰退的原因之一。沉积物覆盖在珊瑚礁生物表面,影响其呼吸作用,而海水浊度的增加会减少光合作用的可利用光。过多的沉积物改变了礁区的物理以及生物过程,从而对珊瑚礁生态系的结构和功能产生不利影响。为了有效评估珊瑚礁的变化趋势,如优势种丰度以及空间分布的变化等,应用标准的监测方法进行长期监测对于掌握这一复杂生态系统的变化是非常关键的。综述了沉积物对珊瑚生长率、生长形态、代谢和繁殖与补充以及礁区生物的影响,并指出未来的研究方向,以期为珊瑚礁的保护提供参考。     

北部湾涠洲岛珊瑚礁底栖贝类的群落特征

珊瑚礁是全球生物多样性最高的海洋生态系统之一,底栖贝类是该生态系统的重要组成类群。为了解北部湾涠洲岛珊瑚礁底栖贝类的群落现状及特征,于2015年秋季(10月)与2018年春季(5月)采用水肺潜水截线样条定量调查法对涠洲岛珊瑚礁区6个断面的底栖贝类进行了调查,并分析了物种组成、丰度、生物多样性指数等群落特征。综合两次调查结果显示涠洲岛珊瑚礁区共有底栖贝类128种,分别属于多板纲1科1属3种,腹足纲25科46属68种,双壳纲22科31属57种。优势种为斑顶拟舌骨牡蛎、粗衣蛤、刺荔枝螺、马蹄螺、杂色牙螺、青蚶、旗江珧、甲虫螺、蕾丝蟹守螺、珠母爱尔螺。2018年春季定量断面采集到的样品为2纲14科43种,各断面的丰度、生物量、多样性指数、物种丰度指数和均匀度指数均值分别为3.39个/m2、86.94 g/m2、3.31、3.50、0.37。通过对两年的调查数据比较,发现2015-2018年涠洲岛珊瑚礁区的贝类生物群落呈现良好演替发育趋势。南海珊瑚礁区贝类群落结构可能受到了人为干扰强度和纬度的双重影响。本研究全面掌握了涠洲岛珊瑚礁底栖贝类的种类、分布区及群落的结构与变化,可为该地区海洋生物资源开...     

Borehole image-based evaluation of coral reef porosity distribution characteristics

In this study, we used digital borehole image camera to obtain images of porosity distribution in coral reefs in South China Sea, and developed an effective evaluation system for such distributions. First, the original images are preprocessed, allowing the pore regions to be automatically detected. The depth and sectional functions are established to measure five parameters: pore count, pore radius, radius concentration rate, total pore area ratio, and fractal dimension count. These are used to calculate the characteristic values of porosity distributions, and their fuzzy relationships are used to build the evaluation model, determine the Hamming distances between distributions, and establish the relationships between the characteristics and coral rock classifications. Test results from applying the method on a deep borehole image segment show the results to be consistent with other methods, and the following conclusions can be reached: (1) the porosity evaluation model is a viable way to analyze porosity distribution characteristics; (2) the resulting classification method is viable; and (3) porosity distribution analysis on coral reefs has important implications.     

基于浮标观测的南海西沙群岛潟湖区潮流特征研究

本文利用南海西沙群岛潟湖区29 d的全水深浮标观测资料研究了潟湖区内正压潮和内潮的基本特征,采用深度平均方法分析海流的适用性,并讨论潟湖区内潮的主要来源。深度平均流的动能谱显示全日潮流占主导,其动能占整体海流动能的41%。对比分析深度平均流和Tpxo7.2模式预测的全日、半日潮流的调和常数,两者均表明全日正压潮流受地形调制,主轴方向为西北−东南向,而半日正压潮流主轴方向为东−西向。两种方法得到的全日正压潮流大−小潮存在半个相位（6～7 d）的差异,进一步分析发现全日正压潮和全日内潮潮龄不同,存在部分相互抵消,且全日内潮大潮发生时间在深度上存在差异,推测由于缺少海表和海底的测量数据,导致深度平均方法得到的全日正压潮仍然包含全日内潮信号。调和分析结果表明,全日内潮的动能中相干部分占比高达91%,说明潟湖区的全日内潮是正压潮与局地岛礁地形相互作用产生,而从远场传播而来的可能性很小。     

南海珊瑚礁地貌模型研究

近200a前Darwin于1832-1836年间环球考察热带海洋珊瑚礁后,首次建立了珊瑚礁地貌模型并论述其形成机制,该模型总体形态呈全部或部分被上截了顶部的锥形,本文简称为"上截锥型"。此后历经几代学者的研究,都继承了他的珊瑚礁地貌模型。对南海珊瑚礁地貌模型的研究,近年有研究描绘为另外一种模型,该模型的特点是礁外坡为内凹形,礁体形态呈蘑菇状,本文称为"蘑菇型"。本文根据许多南海珊瑚礁地形实测资料和地貌学研究文献,确认南海珊瑚礁地貌模型应为上截锥型,"蘑菇型"珊瑚礁地貌模型并不符合珊瑚礁形成演化规律,在自然界内不存在。     

Change in coral reef benthic communities in the Lembeh Strait and Likupang, North Sulawesi, Indonesia

Anthropogenic impacts and natural disturbances have been intense recently in the global scale, affecting the composition of coral reef benthic communities from coral to algal dominated reefs. However, this condition does not always occur considering corals are able to recover when the stressors falter. This study aims to investigate the change in coral reef benthic communities and the relationship among benthic categories. The study was carried out in 2014 and 2016 at five sites, three sites in the Lembeh Strait and two sites in Likupang, North Sulawesi Province. Underwater Photo Transect(UPT) was used at depth of around 4–6 m in slope areas. The result indicated that the benthic communities were slightly changing: the percent covers of hard corals, sponges, soft corals, macroalgae and substrate categories were not significantly different between the years but category of others, particularly seasonally growing hydroid, increased significantly, occupying the available substrates and overtopping other benthos surrounding. The study also found that there was a significant relationship between the change in benthic gradient and the number of hard coral colonies: when the composition becomes less complex, the number of colony declines. In contrast, the hard coral diversity remained unchanged, suggesting the coral reefs apparently have an ecological resilience(sustainable species diversity) against the change although ecological complexity declines. In addition, the hard coral cover was significantly correlated with soft coral and sponge covers, which did not change significantly among the years. In general, the coral reefs in North Sulawesi might experience a temporary blip due to the increasing percent cover of others, and be predicted to recover as there was no indication of soft corals and sponges to increase significantly. However, it is necessary to investigate the dynamic of benthic communities in different depth gradients to gain a comprehensive understanding as the communities respond differently to the light intensity.