研究揭示人類活動改變南海北部珊瑚礁數千年的發育模式
近日，中科院邊緣海與大洋地質重點實驗室研究員陳天然與澳大利亞昆士蘭大學趙建新教授等合作，在南海北部珊瑚礁發育模式研究上取得最新進展，相關研究成果發表在《Science of The Total Environment》（《總體環境科學雜志》）上。
珊瑚礁以其極高的生物多樣性和極高的初級生產力，被譽為“藍色沙漠中的綠洲”和“海洋中的熱帶雨林”。然而，全球珊瑚礁已進入了一個以“人類活動顯著改變地球系統”為特征的新紀元——“人類世”。對珊瑚礁的影響主要在于溫室氣體排放、全變變暖導致珊瑚白化、死亡事件頻發，以及局部的人類活動導致區域尺度的珊瑚群落退化。相對于遠離大陸的大洋珊瑚礁，近岸珊瑚礁除受到氣候變化的脅迫外，還疊加了強烈的人類活動干擾，大多呈現急劇退化的趨勢，即逐漸過渡到（或已經成為）邊緣珊瑚礁。
南海作為西太平洋最大的邊緣海之一，具有豐富的珊瑚礁和珊瑚群落資源，但也是受人類活動影響最顯著的區域之一。近幾十年來，南海多地的珊瑚群落出現了珊瑚覆蓋度和多樣性銳減。然而，珊瑚群落退化和珊瑚礁生態系統保護之間的矛盾一直困擾著南海北部珊瑚礁管理和資源可持續利用。迫切需要基于了解該區珊瑚群落發育影響及驅動因素，進而采取緊急而有效的管理模式。水下觀測可以提供珊瑚覆蓋率和多樣性的定量評估，但是這種觀測在南海和印度太平洋大多數區域都非常缺乏，即使有也無法達到長期、連續監測。制約了全面、深入了解南海珊瑚礁退化歷史及其“病因”。
高精度U-Th放射性同位素定年技術，可以重建珊瑚死亡歷史，為珊瑚礁群落動態過程的認識提供豐富的科學依據。研究人員通過高精度U-Th放射性同位素測年技術，測定了南海北部潿洲島約100個塊狀和枝狀的珊瑚樣品，并對死亡年代和物種進行了分析，發現南海北部珊瑚大量死亡、珊瑚礁的退化其實早在20世紀50年代左右就已經發生，與“人類世大加速期”吻合，遠早于現代觀測的記錄，并在20世紀80年代以來珊瑚死亡頻率和程度逐漸增加，并出現珊瑚覆蓋率急劇降低和優勢種改變等變化。研究還發現陸地上（被抬升）的古珊瑚礁沉積主要由鹿角珊瑚構成，并且其年代分布于晚全新世（3000 yr BP）以來，說明數千年以來南海北部岸礁區很可能是以鹿角珊瑚為優勢種的頂級生態模式，而“人類世大加速”后的短短50年，人類活動已經徹底改變了珊瑚礁保持了數千年的發育模式，而逐漸“邊緣化”。
根據珊瑚死亡年代的分布曲線，研究人員將珊瑚死亡高峰與近50年來各個時期發生的具體極端氣候事件（如冬季冷事件、El Nino高溫事件）以及人類活動（如捕魚、海水養殖、農業開墾、旅游開發、基礎建設）一一關聯，找出了“病因”，指出該區人類活動的破壞遠超氣候變化的影響。
根據研究結果，研究人員針對Prof. Hughes等提出的“南海珊瑚礁之問”（“The wicked problem of China’s disappearing coral reefs”，詳見Hughes, et al. 2013, Conservation Biology）作出了解答。并提出建議：優先根據珊瑚礁生態系統功能，找出珊瑚礁生態系統退化的驅動因子，并根據區域差異制定切實可行的管理政策。建議建立有效海洋保護區域體系，以應對區域尺度到全球尺寸珊瑚礁退化；對于嚴重干擾的近岸珊瑚礁，自我恢復潛力小，應有選擇性地培育珊瑚物種和創新的恢復技術；施行長期、持續的珊瑚礁監測方案，以了解近岸珊瑚礁的恢復進程。
本項研究得到國家自然科學基金（41676049、41476038）、南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）團隊項目（GML2019GD0206）和廣東省自然科學基金（2018A030313142）資助。
相關論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004896972035395X
水下成片死亡的鹿角珊瑚和濱珊瑚；每個U-Th年代峰值對應該年大量珊瑚的死亡
