新聞動(dòng)態(tài)廣州地化所、深地科學(xué)卓越創(chuàng)新中心揭示南海濱珊瑚生長(zhǎng)對(duì)長(zhǎng)期海洋升溫與酸化的響應(yīng)
珊瑚礁是海洋中重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，涵養(yǎng)了海洋近三分之一的生物。在全球氣候變化的背景下，世界范圍內(nèi)的珊瑚礁都遭受著不同程度的環(huán)境脅迫，近四十年來(lái)經(jīng)歷了顯著的退化。然而關(guān)于珊瑚鈣化生長(zhǎng)與環(huán)境變化之間的關(guān)系一直缺乏準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，其中關(guān)鍵問(wèn)題在于氣候環(huán)境變化發(fā)生的時(shí)間尺度多為數(shù)十年至數(shù)百年，而珊瑚作為生物在長(zhǎng)期的氣候環(huán)境變化脅迫下可能發(fā)生自適應(yīng)的過(guò)程，來(lái)應(yīng)對(duì)生存挑戰(zhàn)。因此，準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)珊瑚鈣化生長(zhǎng)對(duì)長(zhǎng)期海洋升溫與酸化的響應(yīng)，還需要從長(zhǎng)時(shí)間的珊瑚生長(zhǎng)、海洋環(huán)境參數(shù)（如溫度和pH）演變記錄中尋找答案。
中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所穩(wěn)定同位素地球化學(xué)學(xué)科組的康慧凌博士生、陳雪霏副研究員與鄧文峰研究員等人對(duì)西沙群島七連嶼珊瑚礁的濱珊瑚進(jìn)行了研究，通過(guò)鉆取濱珊瑚巖芯獲得了該海域?yàn)I珊瑚在1847年至2014年期間的鈣化生長(zhǎng)歷史（包括鈣化率、線性生長(zhǎng)率與骨骼密度），并通過(guò)測(cè)定其中2個(gè)珊瑚巖芯的地球化學(xué)組成，即Sr/Ca與δ11B，分別重建了近兩百年來(lái)該海域的海水溫度與pH的演變記錄（圖1）。綜合前人和本次溫度重建的結(jié)果，珊瑚準(zhǔn)確地記錄了南海北部自上世紀(jì)60年代以來(lái)的顯著升溫，近50年的平均溫度升高了約0.5℃，與全球海域的升溫趨勢(shì)一致。同時(shí)，δ11B-pH的重建結(jié)果也表明，南海北部開(kāi)放海域表層海水經(jīng)歷了顯著的酸化，海水pH自上世紀(jì)二十年代以來(lái)以來(lái)以0.0102 ± 0.0017 pH每十年的速率逐漸下降，下降了約0.1 pH，且pH下降趨勢(shì)與珊瑚骨骼δ13C的“蘇斯效應(yīng)”、以及大氣CO2含量升高同步，指示了大氣CO2增加對(duì)南海北部表層海水碳酸系統(tǒng)的影響。這也意味著南海北部珊瑚礁遭受著海洋暖化和酸化的雙重脅迫。
圖1 西沙濱珊瑚鈣化參數(shù)與環(huán)境參數(shù)的長(zhǎng)期趨勢(shì)
圖2 年代際尺度上珊瑚生長(zhǎng)對(duì)海水溫度、pH的響應(yīng)
在這樣的海洋環(huán)境變化影響下，珊瑚骨骼密度在過(guò)去168年呈現(xiàn)出緩慢但持續(xù)的下降（圖1 a），下降幅度為~5.6%。骨骼密度隨著海水pH下降而降低，這佐證了前人提出的珊瑚骨骼密度對(duì)酸化更為敏感的認(rèn)識(shí)（圖2 a）。溫度對(duì)骨骼密度的影響存在閾值效應(yīng)，一定程度的升溫有助于碳酸鈣骨骼沉淀，而當(dāng)超過(guò)珊瑚的理想生長(zhǎng)溫度，升溫則不利于骨骼加密（圖2 b）。同密度相比，骨骼的線性生長(zhǎng)率和鈣化率（后者由前者主導(dǎo)）在過(guò)去168年具有上升趨勢(shì)，但上世紀(jì)六十年代以來(lái)，即升溫時(shí)期，二者均顯著下降，下降幅度達(dá)到了~14.9%。目前來(lái)看，雖然生長(zhǎng)率（鈣化率）對(duì)升溫與酸化的響應(yīng)并未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著性（p > 0.05），但總體上pH與生長(zhǎng)率的關(guān)系呈現(xiàn)出閾值效應(yīng)，并且升溫對(duì)生長(zhǎng)率有抑制作用（圖2 c, d, e, f）?？偠灾魃碁I珊瑚的骨骼密度對(duì)該海域的升溫與酸化更為敏感，而骨骼的線性生長(zhǎng)對(duì)目前海洋環(huán)境變化的響應(yīng)似乎更不直觀。這些證據(jù)都表明南海北部珊瑚的生長(zhǎng)現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，同時(shí)也指出海洋酸化和暖化并非是引起南海珊瑚礁退化的主要因素。
該研究受中科院先導(dǎo)B類項(xiàng)目（XDB40010300）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（2016YFA0601204）、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州）人才團(tuán)隊(duì)引進(jìn)重大專項(xiàng)（GML2019ZD0308）、國(guó)家自然科學(xué)基金（41803017）、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金（2019A1515010892）、中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所“涂光熾優(yōu)秀青年學(xué)者”、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)（2021352）等項(xiàng)目聯(lián)合資助，近期發(fā)表于國(guó)際地學(xué)期刊Journal of Geophysical Research: Biogeosciences。
論文主要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所公共技術(shù)服務(wù)中心同位素地球化學(xué)分析平臺(tái)完成測(cè)試。
論文信息：Kang, H., Chen, X., Deng, W., Wang, X., Cui, H., Liu, X., et al. (2021). Skeletal growth response of Porites coral to long-term ocean warming and acidification in the South China Sea. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 126, e2021JG006423.
