中国珊瑚礁资源状况及其药用研究调查 Ⅰ.珊瑚礁资源与生态功能

对中国珊瑚礁生物物种组成、资源状况、分布特征及其生态功能进行了调查和评价.中国珊瑚礁主要分布在中国南海诸岛海域和唬南、广东、广西、福建、台湾等近岸海域.中国造礁石珊瑚已记录21科,56属295种,对珊瑚礁生态系统结构与生态功能的维持具有重要作用.八放珊瑚亚纲中柳珊瑚已记录7科,28属,75种,软珊瑚有6科,23属,113种,是现代海洋药物研究的热点生物资源.中国珊瑚礁具有造礁与消波护岸、维持珊瑚礁生态系统和生物多样性、提供生物资源和材料、生物地球化学与科学研究、文化教育与生态旅游等多种生态功能与价值.     

鹿回头佳丽鹿角珊瑚卵母细胞发育的组织学研究

海南省三亚市鹿回头海域珊瑚礁生态系统退化严重,为了恢复珊瑚礁资源,引进国际上最新的珊瑚礁恢复策略--捕获珊瑚幼虫安放到珊瑚礁退化区域,该策略的重点是准确掌握珊瑚的排卵时间.实验通过组织学分析珊瑚卵母细胞发育情况从而判定珊瑚的排卵时间,而野外的珊瑚幼虫捕获实验也证实我们对排卵时间的判断.通过观测卵母细胞的发育情况,我们确定佳丽鹿角珊瑚Acropora pulchra的排卵时间为4月底5月初.同时也证实佳丽鹿角珊瑚共生的虫黄藻Zooxanthellae是后天获得的.将组织学分析应用到珊瑚礁的恢复中来,使得以后大量的捕获珊瑚幼虫,加快对珊瑚礁退化区域进行恢复成为可能.     

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。     

涠洲岛珊瑚礁近千年的发育过程及其对气候变化的响应*

高纬度珊瑚栖息地能否成为气候变暖背景下热带珊瑚物种的“避难所”仍不明确, 南海北部的相关研究更是稀少。本文以取自涠洲岛的2根珊瑚礁沉积岩心为研究对象, 通过U-Th定年、沉积组分分析以及珊瑚种属鉴定等方法, 探讨近千年以来珊瑚礁的发育过程及其对气候变化的响应。研究结果发现, Core1(石螺口)岩心沉积的3个快速堆积阶段分别与罗马暖期、中世纪暖期和现代暖期大致对应; 而2个缓慢堆积阶段则分别与黑暗时代冷期和小冰期大致对应, 证实了温暖的气候对珊瑚礁发育有促进作用, 而寒冷的气候则不利于珊瑚礁的发育; 此外, 现代强烈的人为干扰可能也导致了涠洲岛珊瑚礁的迅速退化。Core2(南湾)中陆源沉积含量高, 珊瑚年龄主要集中在800AD—950AD和现代这两个时间段内, 其原因可能与环境变化、风暴作用及湾内现代珊瑚分布特征有关。通过对比这两个站位的珊瑚礁沉积特征, 本文进一步提出“完全避难所”和“非完全避难所”的概念, 揭示涠洲岛珊瑚可能同时具有低纬度热带珊瑚礁和高纬度珊瑚群落这两种发育特征和趋势。     

基于WorldView-2和GF-2遥感影像的赵述岛礁坪底质变化研究

以西沙群岛海域赵述岛礁坪为研究区域,应用2010年的WorldView-2和2015年的GF-2两期高分辨率卫星遥感影像数据,结合现场水下珊瑚礁照片和视频资料,建立了赵述岛礁坪底质类型遥感分类体系,分别构建了针对WorldView-2遥感影像和GF-2遥感影像的珊瑚礁底质分类决策树模型,并通过对两期遥感影像的底质类型提取结果的变化分析,完成了赵述岛礁坪退化区域的提取。结果表明:(1)WorldView-2影像的分类决策树具有91%的总体分类精度和0.89的Kappa系数,GF-2影像的分类决策树具有更高的分类精度;(2)6年期间研究区大约1/4的珊瑚礁分布区发生了退化;(3)最突出的自然变化是礁前区大面积的珊瑚丛生区转变成藻脊,结合相关资料认为东北季风、热带气旋和温度上升的综合影响是驱动因素;(4)赵述岛西侧的藻脊、珊瑚沉积区大面积转化为珊瑚砂和深水区域,原因是航道和码头的开发活动。研究分析了6年间赵述岛礁坪底质的退化状况,并分析原因,为珊瑚礁底质分类提供方法,并为西沙群岛的珊瑚礁监测和保护提供了有效资料和手段。     

南海珊瑚岛礁地貌遥感识别研究

南海珊瑚岛礁总体处于退化状态,卫星遥感可以实现珊瑚礁区底质演变的监测.本文以西沙群岛海域赵述岛为研究区域,以Landsat-8卫星遥感影像为研究数据,对浅海地貌变化进行遥感分析.将影像进行水深校正和波段组合,使用最大似然法进行珊瑚礁地貌分类,可以清晰的识别灰沙岛、礁坪、礁前坡、泻湖坡、暗滩和海面六种地貌类型,以Worl...     

南海北部陆坡天然气水合物的沉积物孔隙水地球化学研究进展

孔隙水地球化学异常是天然气水合物勘探的重要工具之一,南海北部陆坡地区拥有良好的天然气水合物成藏潜力,孔隙水地球化学异常在南海的天然气水合物勘探中发挥了重要作用。其中与水合物直接相关的氯离子含量异常被用于识别神狐及东沙海域钻探区的水合物层和计算水合物饱和度。除直接指标外,浅表层沉积物中的硫酸盐含量及其他与早期成岩作用有关的地球化学异常作为间接指标可用于水合物的找矿预测,研究者们通过对硫酸盐还原过程的判别、硫酸盐甲烷接触界面的计算等方面对南海北部陆坡不同海域的沉积物甲烷通量进行了评估,预测出水合物可能的成藏区域。其他如碘含量、氧化还原敏感元素、氯同位素、地球化学模型等新的地球化学指标和计算机手段也被应用于南海北部陆坡区水合物成藏研究并取得了不错的成效。     

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.     

海南岛鹿回头珊瑚礁研究进展

前人在海南岛鹿回头珊瑚礁区所做的工作主要集中于以下三方面：(1)鹿回头珊瑚礁区地貌的粗略描述;(2)鹿回头珊瑚礁记录的古海平面研究：(3)鹿回头珊瑚礁记录的现代环境信息研究。通过野外实地考察,将鹿回头珊瑚礁分为8个生物地貌带：礁前斜坡活珊瑚带、礁缘砾石突起脊带、外礁坪带、中礁坪带、内礁坪带、海滩、沙堤、洼地,它们是全新世海平呵和气候环境变化的产物。关于本区珊瑚礁的研究,结合全球珊瑚礁与环境的研究来看,许多工作有待于展开和补充,大致可从以下4个方面进行深入研究：(1)珊瑚礁的生物地貌过程;(2)珊瑚及珊瑚礁的高分辨率环境记录;(3)珊瑚对海洋环境污染的记录：(4)珊瑚礁生态系统与社会、经济及人文系统的关系及其可持续发展。     

南海中沙群岛两海域造礁石珊瑚物种多样性与分布特点

2014年6月,采用截线样带法进行了南海中沙群岛两海区造礁石珊瑚种质资源分布调查.通过现场调查、对调查影像调查资料和采获样品分析,本次调查共获记录石珊瑚30种,其中中北暗沙7种,主要优势种为鬃棘表孔珊瑚(Montipora hispida),漫步暗沙30种,主要优势种为巨枝鹿角珊瑚(Pocillopora eydouxi);统计分析表明,漫步暗沙海域石珊瑚覆盖率为(66.35±17.21)%,其中健康石珊瑚、半白化石珊瑚、白化石珊瑚覆盖率分别为(53.80±17.96)%、(2.85±4.65)%、(9.70±13.15)%;中北暗沙域石珊瑚覆盖率为(7.34±6.05)%,调查海域未发现白化石珊瑚.分析结果表明可能由于海流和水深等因素差异导致了漫步暗沙与中北暗沙海域的石珊瑚种类和物种多样性存在显著差异.研究认为,调查海区造礁石珊瑚多样性较低,覆盖度差异大,应加强对中沙群岛珊瑚礁及其生态系统的监控,保护日益衰退的珊瑚礁资源.     

中国珊瑚礁资源状况及其药用研究调查 Ⅱ.资源衰退状况、保护与管理

对中国珊瑚礁资源衰退状况和原因进行了调查和分析.结果表明,中国南海珊瑚礁资源衰退状况严重,珊瑚礁破坏率高达 90%以上,其中,占全国珊瑚礁总面积98%的海南,80%～95%的珊瑚礁受到破坏.除自然因素外,对珊瑚礁资源的不当的、过度的开发利用,社会经济发展带来的海洋环境污染等人为因素,是珊瑚礁资源衰退的主要原因.建立南中国海珊瑚礁生态系统保护与管理国际合作机制,正确评估珊瑚礁的生态功能与价值,建立珊瑚礁自然保护区及监测网络系统,是中国珊瑚礁资源保护性开发利用的可行对策.     

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。     

南海珊瑚岛礁遥感分类体系和解译标志

南海珊瑚岛礁远离大陆且面积较小,高分辨率遥感技术已成为大范围进行珊瑚岛礁监测的重要手段,而建立适用的遥感分类体系和解译标志是进行珊瑚岛礁遥感监测的基础。本文综合考虑珊瑚岛礁的形成机制、珊瑚礁形态和高分辨率遥感影像上珊瑚岛礁图斑的可解译程度等因素,制定应用于珊瑚岛礁高分遥感监测的分类体系,将珊瑚岛礁分为珊瑚岛、沙洲、干出珊瑚礁、珊瑚暗礁、珊瑚暗沙和珊瑚暗滩6个一级类型;并在现场调查数据的辅助下,从遥感影像上的色、形、位等特征方面建立珊瑚岛礁不同类型的遥感解译标志,结果可服务于南海珊瑚岛礁的动态监测,进而为珊瑚岛礁的保护、可持续利用和安全管理提供数据支撑。     

海啸与珊瑚礁

海岸带海啸的破坏后果更甚于风暴潮，宽广的礁坪成为向岸波浪和海啸的消能带，可减轻灾情。要警惕海啸的发生，应搞好南海海啸监测与预警，尽可能提高南海诸岛珊瑚礁岛屿建筑工程标准，切实做好南海珊瑚礁的自然保护。     

1985–2019年南海诸岛珊瑚礁区热压力时空变化研究分析

全球气候变暖引起的热压力增大是南海诸岛珊瑚礁面临的最主要威胁,基于热压力对珊瑚礁白化的评估有利于对其保护和管理。周热度（Degree Heating Week, DHW）可以衡量热压力的强度和持续时间,代表过去连续12周珊瑚礁区海表温度（SST）正异常的累积。本文基于美国国家海洋和大气管理珊瑚礁监测计划（National Oceanic and Atmospheric Administration-Coral Reef Watch, NOAACRW）海表温度数据集,逐像元对35个年最大周热度数值进行K-means聚类分析,将南海诸岛珊瑚礁区分为6个区域：南沙–1、南沙–2、南沙–3、东沙、西沙和中沙珊瑚礁区。分析南海诸岛珊瑚礁区1985–2019年热压力时空变化及其与El Ni?o的相关关系。结果表明：（1）南海诸岛珊瑚礁区最大DHW为0～12.9℃-周,纬度上由高到低呈现减小变化规律。（2）线性拟合法分析1985–2019年的年最大DHW,显示南海诸岛珊瑚礁区热压力强度呈现上升趋势,为0.013～0.174℃-周/a,南海诸岛珊瑚礁区最大DHW出现在1998年、2010年、2014年...     

海南岛鹿回头珊瑚礁与全新世高海平面

通过实地考察和资料分析,海南岛南部全新世以来以沉降活动为主要特征,鹿回头珊瑚礁能够反映全新世以来的海平面变化,鹿回头岸礁礁坪面上的原生珊瑚礁是全新世高海平面时期的产物。全新世以来南海北部至少存在过 4 期相对高海平面阶段:7300~6000、4800~4700、4300~4200和3100~2900cal.aBP。其中 7300~6000aBP 是整个全新世最高海平面时期,也是鹿回头珊瑚礁发育的繁盛期,基本形成了现代珊瑚礁的地貌格局,后来不同时期发育的珊瑚礁是在此时期形成的礁塘或礁坑等低洼地中形成,并在鹿回头半岛两侧向外发展,现代珊瑚礁则发育于全新世珊瑚礁的外礁坪和礁前斜坡带。另外,鹿回头珊瑚礁反映的南海北部全新世高海平面时间与南海其他地区高海平面时间可以衔接或对应,说明南海地区全新世高海平面具有全球背景,至少在南海是一致的,且与气候变暖紧密相联。     

珊瑚礁监测技术发展现状及原位在线监测建设

随着沿海地区社会和经济活动不断增加,在人类活动和全球气候变化的双重压力下,全球珊瑚礁生态健康状况日益衰退。如何有效地监测珊瑚礁生态系统,使管理部门能够及时采取保护措施防止珊瑚礁生态系统的退化,已成为拥有珊瑚礁资源的国家亟需解决的环境问题。各主要国家均在大力发展珊瑚礁监测技术与装备。文中综述了国内外在珊瑚礁生态系统监测技术方面的研究现状,基于前人提出的原位在线监测技术,在南海某岛礁海域建设了珊瑚礁生态环境原位在线监测系统,并进行了1年多的业务化运行。在业务化运行期间,原位在线监测系统成功监测到了珊瑚礁的"白化-死亡-微藻附着-珊瑚骨骼腐烂-大型藻占领"这一退化过程,表明该监测系统能够实现珊瑚礁的长期、实时、连续监测。本文研究对于进一步认识珊瑚礁生态系统的时间变化特征及其影响机制均具有重要意义。     

南海海域珊瑚礁元素分析试验

由于珊瑚礁属于生物矿物,其组成成分并不固定,因此珊瑚礁成分变化往往对当地生态和矿产有一定的指示作用,其元素分析对于珊瑚礁生态修复和海底探矿等具有重要作用。文中样品采自中国南海珊瑚岛礁,采用能量色散X射线荧光光谱分析了南海海域的珊瑚礁样品,确定其无机成分除Ca外也包括Al,Fe,Sr等元素,其钙质含量占绝大多数,为97%左右,其次Sr的含量占2.25%～2.75%左右,S占比0.31%～0.40%,Al占比0.04%～0.13%,Fe占比0.08%～0.23%,剩余为其他元素。同时,分析了不同区域所取样品的元素组成,发现其中一处所取样品存在Co元素。本次实验对于全面认识南海地区珊瑚礁的组成与南海海底矿藏指示具有实际意义。     

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。