珊瑚通过调节营养方式以增强其环境适应性 | 封面文章

《中国科学：地球科学》最新研究揭示了珊瑚通过营养方式的灵活性调节以应对环境变化。

在全球变暖、人类活动影响加剧等背景下，珊瑚白化和珊瑚礁生态退化现象愈发严峻。作为“混合营养”的造礁珊瑚，既能通过与之共生虫黄藻的光合作用获取能量（自养营养），也能通过珊瑚虫宿主本身摄食海水中的营养物质（异养营养）。但是目前关于珊瑚营养方式在其环境适应性中的作用尚不清楚。珊瑚礁在南海广泛分布，从北到南横跨约20个纬度，不同纬度珊瑚礁区的环境条件差异显著。南海北部的三亚鹿回头珊瑚礁纬度相对较高，且受到人类活动的影响相对较大；近赤道的南沙群岛纬度相对较低，且由于其远离大陆而受到的人类活动影响相对较弱。开展南海大空间尺度不同礁区之间珊瑚营养方式的对比研究，有利于揭示不同环境条件下珊瑚营养方式的调整机制及其在环境适应中的作用。

《中国科学：地球科学》2021年第6期封面文章揭示了珊瑚独特的营养灵活性对其环境适应性的影响。研究相关的论文题为：“南海造礁珊瑚Favia palauensis营养方式的空间差异及其对环境适应性的影响”，广西大学的许慎栋博士和余克服教授分别为文章的第一作者和通讯作者。

该研究以南海不同纬度珊瑚礁区（三亚鹿回头、西沙群岛和南沙群岛）的帛琉蜂巢珊瑚（拉丁文名Favia palauensis）为材料。首先分析了珊瑚共生虫黄藻密度的空间差异，结果显示：随着纬度的降低，珊瑚的共生虫黄藻密度也随之降低（图1）。进一步分析发现，珊瑚礁区的营养盐水平、海面温度（SST）和光照强度的梯度变化是造成这种空间差异的主要原因。

图1 南海不同礁区的共生虫黄藻密度 

再通过对珊瑚虫及其与之共生的虫黄藻的分离，以及分离所得珊瑚虫和虫黄藻的碳同位素组成分析，揭示了珊瑚营养方式（即自养光合作用和异养摄食强度）的显著空间差异。结果显示：三亚鹿回头珊瑚礁区的珊瑚具有相对更强的光合自养能力，而西沙、南沙群岛的珊瑚具有相对更高的异养摄食能力（图2）。这意味着同一种造礁珊瑚在不同环境条件下可以调整其自养/异养的相对强度。珊瑚营养方式的灵活调整，尤其是异养摄食能力的提高有助于增强其对不同环境条件的适应性。

图2 三亚鹿回头、西沙群岛和南沙群岛珊瑚δ13Cz、δ13Ch和Δh−z 13C

(a) 珊瑚δ13Cz平均值; (b) 珊瑚δ13Ch平均值; (c) 珊瑚Δh−z 13C平均值. a和b表示三个礁区珊瑚组织碳同位素值的事后多重比较. δ13Ch值和Δh−z 13C值越负意味着异养摄食强度越高.

该研究从能量供给的角度阐明了珊瑚营养方式的灵活性调节对其环境适应性的重要意义。研究结论为评估南海珊瑚对全球变暖、人类活动的适应潜力提出了新的指标和信息。

研究详情请阅读原文▼

[点击下方“阅读原文”，全文pdf免费下载]

中文版：许慎栋, 张志楠, 余克服, 黄学勇, 陈汉吉, 覃祯俊, 梁日升. 2021. 南海造礁珊瑚Favia palauensis营养方式的空间差异及其对环境适应性的影响. 中国科学: 地球科学, 51(6): 927–940, doi: 10.1360/N072020-0056

英文版：Xu S, Zhang Z, Yu K, Huang X, Chen H, Qin Z, Liang R. 2021. Spatial variations in the trophic status of Favia palauensis corals in the South China Sea: Insights into their different adaptabilities under contrasting environmental conditions. Science China Earth Sciences, 64(6): 839–852, https://doi.org/10.1007/s11430-020-9774-0

相关阅读：

数值模式：优化设计海洋观测系统的利器

观测揭示过去六十年热带太平洋西边界流增强趋势

《中间型海洋-大气耦合模式及其ENSO模拟和预测》专著出版

氧循环塑造的宜居地球 | 封面文章

气候模式难以模拟全球增暖减缓现象的原因及对策

相互关联的地球三极气候变化

从胚胎的垂直耦合中寻找热带气旋成因新解释