人类活动改变南海北部珊瑚礁数千年的发育模式
珊瑚礁以其极高的生物多样性和极高的初级生产力，被誉为“蓝色沙漠中的绿洲”和“海洋中的热带雨林”。然而，全球珊瑚礁已进入了一个以“人类活动显著改变地球系统”为特征的新纪元——“人类世”。
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对珊瑚礁的影响主要在于温室气体排放、全球变暖导致珊瑚白化、死亡事件频发，以及局部的人类活动导致区域尺度的珊瑚礁生态系统退化。相对于远离大陆的大洋珊瑚礁，近岸珊瑚礁除受到气候变化的胁迫外，还叠加了强烈的人类活动干扰，大多呈现急剧退化的趋势，即逐渐过渡到（或已经成为）边缘珊瑚礁。
南海作为西太平洋最大的边缘海之一，具有丰富的珊瑚礁资源，但也是受人类活动影响最显著的区域之一。近几十年来，南海多地的珊瑚礁出现了珊瑚覆盖度和多样性锐减。然而，珊瑚礁生态系统退化和保护之间的矛盾一直困扰着南海北部珊瑚礁管理和资源可持续利用，迫切需要了解该区珊瑚礁发育及退化驱动因素，进而采取紧急而有效的管理模式。水下观测可以提供珊瑚覆盖率和多样性的定量评估，但是这种观测在南海和印度太平洋大多数区域都非常缺乏，即使有也无法达到长期、连续监测。制约了全面、深入了解南海珊瑚礁退化历史及其“病因”。
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近日，中科院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室陈天然研究员与澳大利亚昆士兰大学赵建新教授等合作，在南海北部珊瑚礁发育模式研究上取得最新进展，相关研究成果发表在Science of The Total Environment（《总体环境科学杂志》）上。
高精度U-Th放射性同位素定年技术，可以重建珊瑚死亡历史，为珊瑚礁群落动态过程的认识提供丰富的科学依据。研究人员通过高精度U-Th放射性同位素测年技术，测定了南海北部涠洲岛约100个块状和枝状的珊瑚样品，并对死亡年代和物种进行了分析，发现南海北部珊瑚大量死亡、珊瑚礁的退化其实早在20世纪50年代左右就已经发生，与“人类世大加速期”吻合，远早于现代观测的记录，并在20世纪80年代以来珊瑚死亡频率和程度逐渐增加，并出现珊瑚覆盖率急剧降低和优势种改变等变化。
水下成片死亡的鹿角珊瑚和滨珊瑚；每个U-Th年代峰值对应该年大量珊瑚的死亡
研究还发现陆地上（被抬升）的古珊瑚礁沉积主要由鹿角珊瑚构成，并且其年代分布于晚全新世（3000 yr BP）以来，说明数千年以来南海北部岸礁区很可能是以鹿角珊瑚为优势种的顶级生态模式，而“人类世大加速”后的短短50年，人类活动已经彻底改变了珊瑚礁保持了数千年的发育模式，而逐渐“边缘化”。
根据珊瑚死亡年代的分布曲线，研究人员将珊瑚死亡高峰与近50年来各个时期发生的具体极端气候事件（如冬季冷事件、El Niño高温事件）以及人类活动（如捕鱼、海水养殖、农业开垦、旅游开发、基础建设）一一关联，找出了“病因”，指出该区人类活动的破坏远超气候变化的影响。
根据研究结果，研究人员针对Prof. Hughes等提出的“南海珊瑚礁之问”（ “The wicked problem of China’s disappearing coral reefs”，详见Hughes, et al. 2013, Conservation Biology） 作出了解答。并提出建议：优先根据珊瑚礁生态系统功能，找出珊瑚礁生态系统退化的驱动因子，并根据区域差异制定切实可行的管理政策。建议建立有效海洋保护区域体系，以应对区域尺度到全球尺寸珊瑚礁退化；对于严重干扰的近岸珊瑚礁，自我恢复潜力小，应有选择性地培育珊瑚物种和创新的恢复技术；实施长期、持续的珊瑚礁监测方案，以了解近岸珊瑚礁的恢复进程。
本项研究得到国家自然科学基金（41676049、41476038）、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）团队项目（GML2019GD0206）和广东省自然科学基金（2018A030313142）资助。
来源：中国科学院南海海洋研究所