赵焕庭研究员珊瑚礁研究成果述评

赵焕庭研究员从1974年以来多次赴南海诸岛、海南岛和雷州半岛珊瑚礁进行野外调查,获取了丰富的资料,研究成果累累,推动我国珊瑚礁学科的发展,并培养了一代新人.文中回顾其从事珊瑚礁研究的历程,并评述其珊瑚礁研究的学术成果:建立了我国第四纪珊瑚礁地质研究的典型剖面;开拓了我国珊瑚礁工程地质研究;系统论述了南海珊瑚礁地貌发展规律,揭示了某些古海洋学状况和新构造运动性质;首次研究了南海珊瑚礁潟湖沉积记录的历史气候;首次进行了我国珊瑚礁区综合海洋地理学研究;较全面开展华南大陆沿岸唯一岸礁徐闻西岸珊瑚礁调查研究;初步总结了我国现代珊瑚礁研究史.     

冷水珊瑚礁研究进展与评述

相比浅海暖水珊瑚礁,对深海的冷水珊瑚礁研究相对薄弱。近年来随着水下机器人和深潜器技术的进步,国际上兴起了深海珊瑚礁研究热潮。文章综述了：1）冷水石珊瑚的物种多样性及格局分布特征;2）冷水石珊瑚的生长特征及测量方法;3）冷水珊瑚礁的类型、形成机制与演化过程;4）海洋酸化对冷水珊瑚礁的影响;5）冷水石珊瑚对海洋古环境的记录等。最后提出中国南海冷水珊瑚礁研究展望,建议开展探测南海冷水珊瑚礁的分布,监测珊瑚礁区的生态环境,分析冷水石珊瑚群落特征,探讨冷水珊瑚礁对海洋酸化的响应机制,并利用南海冷水石珊瑚重建南海冷水珊瑚礁的发育历史及所记录的古海洋环境等研究工作。     

台湾的珊瑚礁

本文列举出一批台湾珊瑚礁等全新世海相沉积物的＾１４Ｃ年龄数据，并从地形面、不整合面、化石地层等方面论述台湾珊瑚礁的时代、发育演变规律，及其与板块构造运动、海平面变化环境变迁的关系。     

南海诸岛珊瑚礁可持续发展

珊瑚礁是具有极高生物生产力和生物多样性的海洋生态系统之一,由于受到自然因素（如气候变化、海平面上升和海洋酸化等）以及人类活动（如过度捕捞、沉积物、污染物和区域发展等）因素的影响,珊瑚礁生态系统近年来不断处于退化之中。如何保护珊瑚礁资源,以使其能持续为人类提供产品和服务,满足当代和未来人们发展的需要则成为关注的焦点。文章介绍了珊瑚礁可持续发展的概念和模式,分析了南海诸岛在珊瑚礁国土资源、渔业资源、旅游资源和油气资源等几方面的可持续发展潜力,及其所面临的自然、人为压力,据此给出了珊瑚礁可持续发展的途径。     

珊瑚礁岩土的工程地质特性研究进展

文章综述了珊瑚礁岩土工程的研究意义、珊瑚礁岩土的组成、钙质砂的物理性质、钙质砂的静力学特性、珊瑚礁岩土中的桩基工程、珊瑚礁混凝土等方面的研究现状。得出：1）颗粒易破碎是钙质砂最重要的特性,直接影响着钙质砂的其他力学性能,而影响钙质砂颗粒破碎的主要因素有围压、有效应力、颗粒级配、初始孔隙比、颗粒强度、颗粒形状等;2）生物颗粒的易破碎以及成桩过程对钙质砂结构的扰动,导致钙质砂中的桩基承载力远低于普通石英砂;3）在以珊瑚砂为原料的混凝土工程中,利用抗硫酸盐水泥拌养的珊瑚混凝土,其强度和耐久性相对较好。最后指出：加强对钙质砂颗粒破碎发生机理的研究以及建立破碎模型、加强对新型珊瑚礁钢筋混凝土和新型桩基的研究、开展珊瑚礁岩土工程的灾害预防与处理以及工程后期的养护等,是珊瑚礁岩土工程进一步研究的方向。     

景观连通性模型及其应用

景观连通性模型可区分为点连通性模型，线连通性模型，网连通性模型和斑块连通性模型。因为点连通性、线连通性和网连通性已有很长的研究历史，相应的连通性模型（连通度）已比较成熟，所以本文的研究焦点是尚不成熟的斑块连通性模型。斑块连通性被定义为斑块中动物迁徙或植物传播运动的平均效率（或最小化运动距离）。斑块连通性模型在黄河三角洲新生湿地的应用研究结果表明，斑块连通性与人类活动强度和景观多样性负相关。     

论西沙群岛珊瑚礁生态系统自然保护区的建立

西沙群岛为我国南海诸岛中最大的群岛,自然资源丰富,该群岛珊瑚礁是典型的大洋型珊瑚礁,代表着我国现存最古老最珍贵的珊瑚礁,具有不可估量的社会经济价值.建立西沙群岛珊瑚礁生态系统自然保护区对表明我国政府对西沙群岛主权的重视及充分行使我国对西沙群岛的主权具有重要意义.西沙群岛珊瑚礁生态系统虽然具备不断调节自身的能力,但面对人类活动及全球变暖的双重压力,其前景仍然堪忧,建立自然保护区应该被海洋管理部门提上日程.该群岛珊瑚礁生态系统海洋生物资源丰富,具备保护的物质基础,也有足够的面积能有效保护造礁石珊瑚的生长和发展.西沙珊瑚礁区域是我国沿海地区珊瑚礁生态系统的发源地,珊瑚礁系统最完整和完好,因此保护管理的难度相对其他地区和海域要小得多,可保护性高.     

中国热带珊瑚礁的第四纪气候记录

珊瑚礁剖面的氧碳同位素、地球化学、造礁珊瑚生长带等分析结果表明,珊瑚礁记录了第四纪气候波动的基本轮廓.早更新世总体趋暖,但至少有4个旋回.中更新世总体趋冷,但至少有7个旋回.晚更新世气候剧烈波动,但总体变化为两个前暖后冷的旋回.全新世为回暖-升温-降温的波动.历史时期约1 700 a来有4个前冷后暖的旋回.近200 a的气候波动表现为前百年正距平,后百年以负距平为主,但总体趋暖.     

华南大陆沿岸珊瑚礁的特点与分析

华南大陆沿岸不乏造礁石珊瑚生长,但能成礁的仅在西部广西涠洲岛、斜阳岛和广东雷州半岛西南海岸,均为岸礁,累计礁体长约63 km,约占华南大陆(含近岸岛屿)岸线的1%,礁厚1~4 m,总面积约45 km2。礁体在全新世中期形成,胶结程度差,内礁坪部分已被沿岸泥沙覆盖,活珊瑚种类较少。进入全新世晚期,环境条件发生变化,冬季表层平均水温略低,沿岸泥沙运动活跃,人类生产活动对水质的影响等,珊瑚礁发育受到制约。但在西部海岸局部地方造礁珊瑚仍然顽强地生长,礁体向海拓展。预测未来冬季水温升高,更有利于珊瑚礁自然恢复。     

徐闻县西部珊瑚礁的分布与保护

雷州半岛属热带北缘季风气候,沿岸海洋属热带海洋,生长浅水造礁石珊瑚,但只有雷州半岛西南部沿岸形成珊瑚礁,是中国大陆(不含岛屿)沿岸唯一的礁区.主要为岸礁,有个别为斑礁.徐闻县西部沿岸有16段珊瑚礁,初步统计总长约37.5 km,面积30.1 km2.由于人类不当的开发导致珊瑚不断死亡,珊瑚礁生态退化.现已成立的珊瑚礁自然保护区,应予加强管理.海水养殖珍珠与珊瑚礁自然保护事业是可以协调发展的.     

南海珊瑚礁经济价值评估

根据已有的基础数据、国外文献资料及野外调查资料,利用生产效益法和数值转移法估算南海珊瑚礁的经济价值（包括渔业经济价值、海岸保护价值、旅游休闲价值、生物多样性价值）以及由于过度捕捞、破坏性捕捞和陆源沉积物污染而造成其经济价值的损失。结果显示：南海珊瑚礁年经济价值为156.5亿元,其中渔业价值占90%,为140.4亿元;其次是海岸保护价值,占5.5%,为8.7亿元;而旅游休闲价值和生物多样性价值分别为5.3亿元和2.1亿元。珊瑚礁如果维持可持续利用的状态,并考虑10%的贴现率,未来20 a珊瑚礁总的经济价值为1 370亿元。由于南海珊瑚礁面临最大的威胁是人类不合理的利用,其对今后20 a珊瑚礁带来的经济损失是258.8亿元,其中因破坏性捕捞造成的损失为249.6亿元,占总经济价值损失的96.4%,而因过度性捕捞和陆源沉积物造成的经济损失分别是3.3亿元和5.9亿元。人类干扰对今后20 a南海珊瑚礁造成的经济价值损失占未来20 a南海珊瑚礁总经济价值的18.98%。     

基于Reef Check调查的涠洲岛珊瑚礁生态状况评价

采用Reef Check（珊瑚礁健康调查法）和珊瑚礁生态系统健康指标因素分析法,对广西北海涠洲岛珊瑚礁健康状况进行评价。Reef Check调查从2001―2012年共进行了11 a,调查区为涠洲岛的竹蔗簝、公山、牛背坑3个地点,调查项目包括鱼类、无脊椎动物、珊瑚礁底质。调查结果表明：涠洲岛周边不同区域的珊瑚礁生态状况有较大差异,在竹蔗簝和牛背坑调查区的珊瑚礁覆盖率较为稳定;而在公山调查区,则发现珊瑚在2002年间出现了大面积死亡的情况,至今尚未恢复。利用珊瑚礁生态系统健康指标因素分析法对涠洲岛珊瑚礁健康状况进行评价,结果表明：竹蔗簝和牛背坑的珊瑚礁健康状态相似,都属于一般,其中牛背坑略好,而公山的珊瑚礁健康状态较差。     

中国资源安全研究的进展及问题

资源安全至今没有公认的定义 ,但其核心内容包括 3个方面 :一是资源的数量 ,二是供应的稳定性 ,三是价格的合理性。国内有关资源安全的研究主要有三个方向 :一是从国际关系和国际政治方面来进行研究 ;二是从经济安全的角度来研究 ,把资源安全作为经济安全的一个组成部分 ;三是从资源环境领域进行研究 ,主要研究石油和粮食保障问题。到目前为止 ,评估资源安全的综合指标体系尚未建立 ,主要指标散见于能源安全、粮食安全、金融安全和水资源安全等专门领域。本文最后就目前在资源安全研究中的几个重要问题进行了探讨 :(1 )不要过分夸大资源的不安全 ,在一般情况下 ,利用国外资源的效益远远高于它所带来的风险 ;(2 )自给自足减少了短期风险 ,却影响长远的资源安全 ;(3)开放、多元的系统更加稳定、安全 ;(4)效益和安全兼顾 ,效益优先 ;(5)进口资源是中国进一步对外开放的体现 ,不是对世界资源市场的威胁.     

全球变化下中国南海诸岛珊瑚礁热压力临时避难所研究

选取第五次耦合模式比较计划(CMIP5)模式中较适宜于南海海表面温度(SST)模拟的加拿大地球系统模式(CanESM2),并获取其在IPCC RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5温室气体排放情景下模拟的2006-2100年南海SST数据。基于南海诸岛珊瑚礁和线性回归方法分析了RCPs情景下的珊瑚礁区夏季SST上升趋势,并基于热周指数(DHW, Degree Heating Weeks)及年白化时间指数分析了RCPs情景下的南海诸岛珊瑚礁热压力临时避难所,主要得出以下结论:①RCPs情景下,明显变暖的珊瑚礁海域均为南沙群岛;②年白化时间不晚于全球珊瑚礁平均年白化时间的珊瑚礁像元占南海诸岛总珊瑚礁像元的比例,在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下分别为17%、29%和42%,均分布在南沙群岛;③RCPs情景下,较高纬度的西沙群岛、中沙群岛和南沙群岛北部为未来南海诸岛珊瑚礁热压力临时避难所。     

叶绿素荧光技术在珊瑚礁研究中的应用

珊瑚礁生态系统最基本的生态特征是虫黄藻与珊瑚虫的共生,虫黄藻的光合作用在珊瑚礁生态系统中发挥着重要作用,因此用于测定植物光合作用的叶绿素荧光技术在认识珊瑚礁生态系统中得到越来越广泛的应用。应用方面主要包括:①揭示珊瑚共生藻光生理学原理;②探索珊瑚白化的机制;③监测及预警珊瑚白化事件;④研究珊瑚对污染的响应;⑤监测珊瑚对水体浑浊的响应;⑥探寻珊瑚礁生态模式。叶绿素荧光技术具有快速、灵敏和非破坏性测量等优点,在造礁珊瑚生理生态研究方面将有广阔的应用前景。     

珊瑚礁形成机制研究综述

首先回顾了近200 a来,对珊瑚礁形成机制研究而发展的各种学说和理论。这些理论根据珊瑚礁的形成是否与海平面的变化有关而分成2类,其中,“沉降”理论、“冰期控制”理论、“冰期控制沉降”理论、“扩张沉降”理论以及“热点沉降”理论等认为珊瑚礁的形成与海平面的变化有关;而“海底上升”理论、“先成台地”理论、“喀斯特盆地”理论等则认为珊瑚礁的形成与海平面的变化无关。其次梳理了近年对太平洋、印度洋、大西洋等地珊瑚礁演变的研究,揭示了控制珊瑚礁结构和形态的影响因素及其在极端事件下的发育和演变;中国对珊瑚礁形成机制的研究则主要集中在近50 a,通过对南海珊瑚礁钻探所获岩心分析或挖坑采样分析,认为珊瑚礁的形成或遵循“沉降”理论和“冰期控制”理论,即南海珊瑚礁的形成演化是在地壳长期缓慢沉降中同时受到第四纪冰期―间冰期的支配。最后,指出由于珊瑚礁的成因非常复杂,因此试图用一种学说来解释所有珊瑚礁发展的历史是不科学的;目前,随着新的野外调查方法和实验技术的应用,能够提供更多种的、更大量的珊瑚礁数据,因此研究具体某个珊瑚礁,找到适合其形成模式的解释显得更为重要。     

珊瑚礁生态修复的理论与实践

南海乃至全球的珊瑚礁生态系统都处于快速退化中,珊瑚礁的生态修复因此成为社会关注的热点内容,但相关理论与技术仍在探索之中。保护珊瑚礁的生态环境、避免对珊瑚礁进一步的破坏无疑是最关键的策略。对于已退化珊瑚礁的修复,初步有以下认识：1）珊瑚移植是重要的技术手段,可通过对移植后的珊瑚进行损伤组织修复、重建免疫系统、改变共生体虫黄藻系群结构等增强移植珊瑚适应新环境的能力。2）园艺式养殖、养殖箱培养等是提供珊瑚移植对象的相对有效途径;人工鱼礁则是协助珊瑚建立发育基底的重要手段;营造和维持适合珊瑚生长的环境有助于提高珊瑚礁生态修复成效。3）可借助水流扩散、幼虫附着和变态行为的化学诱导、微地形对幼虫附着的帮助等可促进珊瑚浮浪幼虫的传播和存活。4）通过杂交等手段改变珊瑚及其共生虫黄藻的基因类型,提升珊瑚对环境的耐受能力和恢复潜力等技术则仍处于实验室试验阶段。