珊瑚恢复有了新“法宝”！水流、深度和微生物，关乎鹿角珊瑚存亡

摘要：如今，全球的热带珊瑚礁正面临着严重的衰退。根据预测，到2100年，全球珊瑚覆盖率可能会下降40%。在加勒比海，鹿角珊瑚（Acropora palmata）自上世纪50年代以来减少了80%以上，这种珊瑚已经被列为濒危物种。鹿角珊瑚曾是加勒比珊瑚礁的重要组成部分，

本文来源于“海洋与湿地”（OceanWetlands）：

编译 | 王海诗

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如今，全球的热带珊瑚礁正面临着严重的衰退。根据预测，到2100年，全球珊瑚覆盖率可能会下降40%。在加勒比海，鹿角珊瑚（Acropora palmata）自上世纪50年代以来减少了80%以上，这种珊瑚已经被列为濒危物种。鹿角珊瑚曾是加勒比珊瑚礁的重要组成部分，它的复杂枝状形态为许多海洋物种提供了栖息地和结构支撑。然而，随着鹿角珊瑚数量的减少，珊瑚礁的生态结构也受到了很大影响，导致一些其他物种如海绵和大型藻类取而代之。

“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，为了应对珊瑚的衰退，科学家们正在通过珊瑚修复项目尝试恢复珊瑚礁生态系统。其中，珊瑚移植是一项常见的修复方法。这项研究迈阿密大学海洋、大气与地球科学罗斯特尔学院与美国国家海洋和大气管理局（NOAA）合作研究所的科学家团队进行，并于2024年11月发表在《自然·地球与环境》期刊上。研究重点是如何提高鹿角珊瑚的修复成功率，并揭示了栖息地、珊瑚基因和微生物群落之间的复杂关系。

鹿角珊瑚是佛罗里达州和加勒比海地区的关键珊瑚物种，它们不仅为珊瑚礁提供了结构支撑，还为许多海洋生物提供了栖息地。遗憾的是，鹿角珊瑚的数量近年来急剧下降，尤其是由于气候变化带来的海洋热浪。2023年，佛罗里达的海洋热浪就让珊瑚礁中的75%的恢复性鹿角珊瑚种群消失了。这一变化对整个生态系统产生了深远影响，也意味着一些非建礁物种，如海绵和大型藻类，开始取代珊瑚。

栅列鹿角珊瑚（Acropora palifera)的标本。这是鹿角珊瑚科鹿角珊瑚属的一种动物。由Lamarck在1816年为其命名。©Linda Wong摄于国家动物博物馆 | 绿会融媒·“海洋与湿地”（CC BY-SA 4.0）图文无关

研究地点位于美国佛罗里达州上佛罗里达群岛。图a：一张展示南佛罗里达地图的图，其中三个采样的珊瑚礁（Carysfort Reef [CF]、North Dry Rocks [NDR] 和 Pickles Reef [PR]）用白色圆圈标出。地图显示了2003至2023年间海表温度（SST）的变化情况。白色的水深等高线分别代表5米、30米、100米和200米等深线。图b：一张代表性的照片，展示了单一基因型的鹿角珊瑚（Acropora palmata），该基因型的一簇珊瑚上标有编号或字母，以便在整个研究过程中识别相同的珊瑚群体。簇群旁边的标尺为厘米单位。图c：采样方案示意图。时间轴表示四个采样时间点，采样日期按季节分色：2月至3月以及11月为较凉爽的旱季（深蓝色文字），6月至7月以及9月为较温暖的雨季（红色文字）。蓝色矩形表示从鸟瞰视角看出的移植样带。圆圈代表样带内的单个簇群。用蓝色标记的簇群代表已移植但未在本研究中分析的基因型，可能代表不同的基因型。蓝色标签代表为重复采样而选择的三个珊瑚片段，白色标签则标示了簇群内未被采样的珊瑚片段。标记中的“n =”表示仅使用经质量控制后的组织样本进行微生物组分析。图源：Rosales, Stephanie M., et al.

为了获得这些结论，研究团队在2019年对佛罗里达上部群岛的三个珊瑚礁进行了详细调查，记录了不同基因型的珊瑚在各种环境条件下的生存情况。通过分析这些数据，科学家们揭示了环境和微生物如何影响珊瑚的恢复。

【研究方法】这项研究中，选取了佛罗里达群岛三个珊瑚修复的站点，分别是Carysfort礁、North Dry Rocks礁和Pickles礁，这些地点距离较远，能够覆盖不同的生态环境。该研究团队从2018年起，选择了四种不同的Acropora palmata珊瑚基因型进行移植，追踪这些基因型在不同环境中的生存情况。特别的是，研究团队为每个珊瑚碎片配备了一个独特的标识符，并且使用了耳标（cow-tag）进行标记，确保了后期能精准跟踪每一个珊瑚碎片。

在研究过程中，团队不仅定期测量每个珊瑚基因型的存活率，还详细记录了周围的环境数据，包括海面温度、叶绿素浓度和水中的营养物质。为了避免潮汐波动对数据的影响，他们使用潜水计算机在固定时间内获取深度数据，这样做确保了数据的准确性。此外，研究还结合了卫星监测数据，进一步分析了珊瑚生长与环境条件之间的关系。

另一个亮点是这项研究特别重视微生物群落的分析。研究团队通过从珊瑚样本中提取DNA，并进行高通量测序，揭示了不同珊瑚基因型与微生物群落之间的联系。这样的分析可以帮助我们更好地理解，微生物群落如何在珊瑚健康中发挥作用，进而指导珊瑚修复的策略。通过这种跨学科的方法，研究不仅探讨了珊瑚的生存问题，还解读了关于微生物多样性的关系。

研究团队使用了多种统计方法，如Cox比例风险模型、主成分分析（PCA）等，对数据进行全面分析。这些方法帮助研究人员深入挖掘珊瑚存活与环境因素、微生物群落之间的复杂关系，以便能得出更加可靠的结论。

那么，如何帮助这些珊瑚重新恢复生机呢？研究人员通过这项研究发现，鹿角珊瑚的种植应该优先选择浅水区，这些地方的水流较快、营养较少，更有利于促进珊瑚周围微生物群落的健康发展。简而言之，选择正确的环境对珊瑚的生长至关重要。

除了环境的选择，研究还指出，珊瑚栖息地的细微差异也会影响它们的生存率。比如，水流较快和水深较浅的地方，鹿角珊瑚的生存率通常更高。同时，某些特定的细菌与珊瑚的健康密切相关。研究还发现，过高的硝酸盐、亚硝酸盐和水温，特别是在夏季，会对珊瑚的微生物群落产生负面影响，进而威胁珊瑚的生长。

该研究的首席作者Stephanie Rosales表示：“理解珊瑚基因和周围环境如何共同作用，能帮助我们在全球范围内更好地保护珊瑚。”

珊瑚礁是地球上最重要的生态系统之一，它们为大约25%的海洋物种提供栖息地，并且在保护海岸、促进渔业和推动旅游经济方面发挥着巨大作用。但是，由于气候变化、海洋酸化、污染等多重因素，珊瑚礁正面临着严峻的威胁。恢复鹿角珊瑚等物种，有助于缓解这些压力，保护这些珍贵的生态系统。

图源：Rosales, Stephanie M., et al.

Rosales还指出：“地方政府、环保组织和沿海管理者可以根据这项研究的成果，决定在恢复项目中应该关注哪些区域，并采取更有针对性的保护措施。”她补充道，尽管这项研究是在佛罗里达群岛没有发生大规模白化的年份进行的，但如何在极端温度压力下，细菌与环境因素（如水流和水深）之间的相互作用对珊瑚的生存产生影响，仍是未来研究的一个重要课题。

在美国的佛罗里达群岛国家海洋保护区，一株已白化的珊瑚礁上的大旋鳃虫（Spirobranchus giganteus）。摄于佛罗里达礁岛群基拉戈礁的法国礁。摄影：Matt Kieffer（2014）（CC BY-SA 2.0）

一头斑海豹 ©摄影：王敏幹（John MK Wong） | 绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）

阅读原研究全文

感兴趣的“海洋与湿地”（OceanWetlands）读者可以参看全文：

Stephanie M. Rosales, Benjamin D. Young, Allan J. Bright, Enrique Montes, Jia-Zhong Zhang, Nikki Traylor-Knowles, Dana E. Williams. Reef site and habitat influence effectiveness of Acropora palmata restoration and its microbiome in the Florida Keys. Communications Earth & Environment, 2024; 5 (1) DOI: 10.1038/s43247-024-01816-7

海洋与湿地

专栏作者

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资讯源 | ScienceDaily,
communications earth & environment
文 | 王海诗（Amphitrite Wong）

编辑 | Linda

排版 | 绿叶

王海诗

Amphitrite Wong

【作者简介】王海诗（Amphitrite Wong）是一名热爱海洋的环境观察青年，求知、好学和热爱探索。关心海洋生物、环境健康以及人类健康。长期关注全球海洋治理、海洋生物多样性保护、海洋污染问题、可持续渔业、以及社区粮食安全等议题，并努力通过分享知识和实际行动让更多人了解海洋保护的重要性。

【引用本文】

王海诗.珊瑚恢复有了新“法宝”！水流、深度和微生物，关于鹿角珊瑚的生死.海洋与湿地.2025-01-13

全球环境治理·海湿专栏作者

Youth Perspective on Global Environmental Governance

【参考资料】

https://dx.doi.org/10.1038/s43247-024-01816-7

University of Miami Rosenstiel School of Marine, Atmospheric, and Earth Science. "Study highlights key factors for successful restoration of elkhorn coral colonies." ScienceDaily. ScienceDaily, 10 January 2025.
www.sciencedaily.com/releases/2025/01/250110122037.htm

【海洋与湿地】科普·系列