富营养化是导致的珊瑚礁退化的重要因素。涠洲岛珊瑚礁处在相对高纬度区域,在全球气候变暖的背景下其自然环境条件适合珊瑚的生长发育,但涠洲岛的珊瑚礁生态系统仍处于退化之中。宁志铭博士等将涠洲岛上抗干扰能力强的优势种扁脑珊瑚(Platygyra crosslandi)和环境适应性差的鹿角珊瑚(Acropora millepora),置于营养盐浓度与结构(氮磷比)不同的5种环境条件下(表1)进行培养,之后测定这2种珊瑚共生体的藻密度、碳与氮的同位素及其代谢速率(包括钙化率、营养盐摄食率、固氮速率以及共生虫黄藻的光合效率等)。
结果表明:(1)随着营养盐浓度的增加,2种珊瑚均未观测到白化,但珊瑚共生体的营养盐摄食与循环已经受到影响,说明长期的富营养化将造成珊瑚的白化;(2)氮磷比升高至106 ± 10时,扁脑珊瑚共生虫黄藻的光合效率显著降低,表明其光合系统受损,存在发生热白化的风险;(3)珊瑚对营养盐的响应存在物种差异性,鹿角珊瑚对营养盐浓度变化的响应比扁脑珊瑚更敏感,但氮磷比升高对于涠洲岛抗压性强的扁脑珊瑚也存在退化风险。
该研究结果为深入理解由营养盐引起的珊瑚礁退化提供了重要依据,并为近海珊瑚礁的生态保护提供了科学依据,即富营养化的治理问题不仅限于营养盐的浓度,还应关注营养盐结构(氮磷比)失衡的问题。研究成果已发表在海洋生态学经典刊物Marine Ecology Progress Series上。
文章具体信息如下:
Zhiming Ning, Kefu Yu, Yinghui Wang, Fen Wei, Zhiheng Liao, Bin Yang, Cao Fang, Ronglin Xia, Xueyong Huang, Guodong Song. Effects of nutrient enrichment and skewed N:P ratios on physiology of scleractinian corals from Weizhou Island in the northern South China Sea. Marine Ecology Progress Series, 2022, 682: 111–122, https://doi.org/10.3354/meps13933
论文中部分图表:
表1 不同培养组海水中营养盐的浓度(μmol L–1)和氮磷比(N:P)。DON为溶解有机氮, DIP和 DOP分别为溶解无机磷和有机磷
图1 鹿角珊瑚(Acropora millepora)和扁脑珊瑚(Platygyra crosslandi)在5种不同营养条件下的共生虫黄藻密度(a)、有效光合效率(ΦPSII)(b)和钙化率(c)。钙化率的负值代表碳酸钙的溶解速率
图2鹿角珊瑚(Acropora millepora)和扁脑珊瑚(Platygyra crosslandi)在5种不同营养条件下珊瑚共生体与海水之间的NH4+通量(a)、NO3−通量(b)、DON通量(c)、DIP通量(d)、DOP通量(e)以及DIC通量(f)。正值代表珊瑚对营养盐的吸收速率,负值代表珊瑚的营养盐释放速率。