自然资源部海洋三所在华南沿岸边缘珊瑚群落的珊瑚营养生态学研究方面取得新进展！

近日，自然资源部第三海洋研究所海洋生态保护与修复重点实验室珊瑚研究团队在SPJ期刊Ecosystem Health and Sustainability（JCR 1区 IF 4.2）发表研究论文“Heterotrophy confers corals with resistance but limits their range expansion: A case of marginal coral communities”，揭示了我国华南沿岸造礁珊瑚分布北缘区造礁珊瑚的营养策略及其营养可塑性差异，并提出了全球变化背景下珊瑚营养策略与珊瑚群落分布的潜在关系。我所王啟芳博士后为第一作者，郑新庆研究员为通讯作者。

珊瑚礁生态系统常被誉为“海洋中的热带雨林”，但在全球变暖和极端气候事件频发的背景下，正面临严峻的挑战。与热带地区相比，位于相对高纬度的边缘造礁珊瑚群落被认为是气候变化背景下造礁珊瑚潜在的避难所。于此同时，这些区域人类活动剧烈，环境条件相对恶劣且波动剧烈，对珊瑚在该海域的生存和繁衍带来严峻的挑战。我国福建东山海域的造礁珊瑚群落便是其中的典型代表。然而，这些珊瑚如何通过生理调控机制以应对剧烈的环境波动仍不完全清楚。

本研究以东山造礁珊瑚群落优势种——标准盘星珊瑚（Dipsastrea speciosa）、锯齿刺星珊瑚（Cyphastrea serailia）和盾形邓肯沙珊瑚（Duncanopsammia peltata）为研究对象（图1），在环境背景差异显著的时间序列上（秋、冬、春-夏）进行采样，评估了这些物种的主要生理性状（共生虫黄藻密度、叶绿素含量及生物组织量等）；并利用碳、氮稳定同位素技术探讨了不同珊瑚物种的营养策略及其可塑性，结合野外珊瑚分布的调查数据，提出珊瑚营养策略与物种分布之间的耦合关系，深化了我们对边缘造礁珊瑚应对全球变化机制的理解。

图1 福建东山造礁珊瑚群落及其环境背景。A：研究区域；B：锯齿刺星珊瑚；C ：标准盘星珊瑚；D：盾形邓肯沙珊瑚；E：研究区域年际遥感海表面温度；F 研究区域年际遥感可利用光合有效辐射；G：研究区域年际遥感水体漫衰减系数(表征浊度)；H：研究区域年际遥感叶绿素a数据

生理性状分析显示，这三种珊瑚属于环境胁迫耐受型的物种，其生理特征表现出明显的物种特异性（图2 A），但它们生理性状的季节变化趋势表现出很好的一致性，尤其在冬季表现出较低的虫黄藻密度以及较高的生物组织量和叶绿素含量（图2 B）。这可能与东山边缘珊瑚群落冬季极低的温度（~13℃）条件密切相关。

图2 东山海域造礁珊瑚生理性状的主成分分析。A：基于不同采样季节（秋、冬、春-夏）；B：基于不同物种（标准盘星珊瑚、锯齿刺星珊瑚和盾形邓肯沙珊瑚）

碳、氮稳定同位素的分析结果表明，三种珊瑚的宿主和其共生虫黄藻的稳定同位素生态位无显著重叠（图3 A-C），表明边缘珊瑚群落中的珊瑚共生功能体内营养交互程度低，异养过程在这些珊瑚的营养获取中起主导作用。值得注意的是，这些珊瑚在面对环境条件和资源可利用性的季节性波动时表现出营养可塑性的差异（图3 D-F）。其中，标准盘星珊瑚营养可塑性最高，异养相对贡献比例的季节性变幅约为36.3%；其次是锯齿刺星珊瑚（~21.8%）；而盾形邓肯沙珊瑚最低（~8.6%）。这种差异可能与珊瑚的形态结构及其水螅体的行为（如触手伸展时间）密切相关。

图3 东山海域造礁珊瑚碳、氮稳定同位素分析。A-C分别是锯齿刺星珊瑚、标准盘星珊瑚以及盾形邓肯沙珊瑚宿主与其对应虫黄藻的双稳定同位素生态位图：D-F分别是这三种珊瑚宿主的自养和异养殖相对贡献。

通过整合不同季节相同珊瑚种类的同位素数据，发现标准盘星珊瑚宿主的稳定同位素生态位最大，其次为锯齿刺星珊瑚，最后为盾形邓肯沙珊瑚（图4 A）。这种顺序与这三种珊瑚在东山海域的空间分布范围高度一致（图4 B），表明珊瑚营养策略可能与其分布格局存在潜在的紧密联系。以上结果也表明，在应对环境变化和外界胁迫时，标准盘星珊瑚和锯齿刺星珊瑚比盾形邓肯沙珊瑚有着更强的环境适应性和资源利用能力。这种营养策略上的灵活性或许为它们提供了在多变环境中的生存优势，也解释了它们在东山海域更广泛的分布范围。这一发现为理解珊瑚的分布模式和生态适应性提供了重要的营养学证据。

图4 三种造礁珊瑚宿主的双稳定同位素生态位大小及其在东山海域的分布范围

该研究得到了自然资源部海峡西岸海岛海岸带生态系统野外科学观测研究站共享航次的支持，也获得了国家重点研发计划（2022YFF0802202）；国家自然科学基金面上项目（42376110；41976127）、自然资源部第三海洋研究所基本科研业务费（2019017）等项目共同资助。

文章来源：

Wang, Q., Zhou, X., Wang, J., Zhang, H., Fang, H., Cai, F., Huang, L., Zheng, X. (2024). Heterotrophy Confers Corals with Resistance but Limits Their Range Expansion: A Case of Marginal Coral Communities. Ecosystem Health and Sustainability, 0:0246. DOI:10.34133/ehs.0246

原论文链接：

https://spj.science.org/doi/10.34133/ehs.0246

• 信息来源：自然资源部海洋三所。
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