中國科學院廣州地球化學研究所科研人員以南海北部海南島東部的近岸珊瑚礁為研究對象,揭示了中晚全新世造礁珊瑚鈣化演變及其對氣候環境的響應機制。近日,相關成果分別發表于《英國皇家學會學報 B 輯:生物科學》和《全球和行星變化》。
南海北部海南島東部近岸珊瑚礁采樣。
珊瑚礁是地球上最具生物多樣性的海洋生態系統,其穩定性依賴于造礁珊瑚分泌形成碳酸鈣質骨骼(即珊瑚鈣化)的能力。然而,珊瑚鈣化過程對全球氣候變化(如海洋變暖和酸化)以及局部環境壓力(如熱帶氣旋、過度捕撈和海洋污染)十分敏感。過去40年間,全球多個珊瑚礁區域已出現不同程度的鈣化下降,對珊瑚礁生態安全構成嚴峻挑戰。深入了解珊瑚鈣化對氣候與環境變化的響應機制,對于預測其未來命運至關重要。
中國科學院廣州地球化學研究所博士生鄧廣超在該所副研究員陳雪霏、研究員鄧文峰和韋剛健的指導下,在國家重點研發計劃、中國科學院先導(B)項目、國家自然科學基金項目以及中國科學院青促會項目等項目的資助下,利用CoralXDS軟件提取珊瑚骨骼鈣化參數,系統開展了珊瑚鈣化動力學研究。該研究取得以下主要進展:
首先,過去6000年以來,海南島東部濱珊瑚骨骼密度整體呈現增加趨勢,而線性生長速率和鈣化速率則呈現出千年尺度上的波動變化特征;其次,在工業化時期之前,相對溫暖時期(如全新世氣候適宜期和中世紀氣候異常期)的珊瑚鈣化生長優于冷期(4.2 ka BP事件和小冰期)。值得注意的是,不同暖期之間的珊瑚鈣化特征相似,但不同冷期之間的珊瑚鈣化策略卻明顯不同。具體而言,小冰期的珊瑚骨骼密度顯著高于4.2 ka BP事件,而線性生長速率卻顯著低于4.2 ka BP事件。
海南島東部化石濱珊瑚與現代濱珊瑚鈣化參數對比。本文由研究團隊供圖
此外,雖然現代珊瑚的骨骼密度高于化石珊瑚,但其線性生長速率和鈣化速率分別下降了31.5%和24.6%;最后,在工業化時期之前,珊瑚鈣化生長主要受溫度控制,而火山活動和太陽輻射等環境因素通過影響有效光照,在溫度條件不理想時會對珊瑚鈣化產生次一級的影響。而在工業化時期之后,珊瑚鈣化生長顯著下降,其下降幅度已超出了自然變率的影響,表明人類活動干擾是導致珊瑚礁退化的主要原因。
上述研究成果為確定影響珊瑚鈣化的主要自然因素提供了重要依據,同時有助于評估人為干擾下珊瑚鈣化對千年尺度氣候環境變化的響應。
相關論文信息:https://doi.org/10.1098/rspb.2024.1739
https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104456
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