中國科學院廣州地球化學研究所穩定同位素地球化學學科組博士生康慧凌、副研究員陳雪霏與研究員鄧文峰等人揭示了南海濱珊瑚生長對長期海洋升溫與酸化的響應。相關研究近日發表於《地球物理研究：地球生物學》。該論文主要實驗資料在中國科學院廣州地球化學研究所公共技術服務中心同位素地球化學分析平臺完成測試。
珊瑚礁是海洋中重要的生態系統之一，涵養了海洋近三分之一的生物。在全球氣候變化的背景下，世界範圍內的珊瑚礁遭受著不同程度的環境脅迫，近40年來經歷了顯著的退化。然而關於珊瑚鈣化生長與環境變化之間的關係一直缺乏準確的認識，其中關鍵問題在於氣候環境變化發生的時間尺度多為數十年至數百年，而珊瑚作為生物在長期的氣候環境變化脅迫下可能發生自適應的過程，來應對生存挑戰。因此，準確認識珊瑚鈣化生長對長期海洋升溫與酸化的響應，還需要從長時間的珊瑚生長、海洋環境引數（如溫度和pH）演變記錄中尋找答案。
研究人員對西沙群島七連嶼珊瑚礁的濱珊瑚進行了研究，透過鑽取濱珊瑚巖芯獲得了該海域濱珊瑚在1847—2014時期的鈣化生長曆史（包括鈣化率、線性生長率與骨骼密度），並透過測定其中2個珊瑚巖芯的地球化學組成，即Sr/Ca與δ11B，分別重建了近兩百年來該海域的海水溫度與pH的演變記錄。他們綜合前人和本次溫度重建的結果，利用珊瑚準確記錄了南海北部自1960s以來的顯著升溫，近50年升高了約0.5℃，與全球海域的升溫趨勢一致。
同時，δ11B-pH的重建結果也表明，南海北部開放海域表層海水經歷了顯著的酸化，海水pH自1920s以來以0.0102 ± 0.0017 pH/decade的速率逐漸下降，下降了約0.1pH，且pH下降趨勢與珊瑚骨骼δ13C的“蘇斯效應”、以及大氣CO2含量升高同步，指示了大氣CO2增加對南海北部表層海水碳酸系統的影響。這也意味著南海北部珊瑚礁遭受著海洋暖化和酸化的雙重脅迫。
在這樣的海洋環境變化影響下，珊瑚骨骼密度在過去168年呈現出緩慢但持續的下降，下降幅度為~5.6%。骨骼密度隨著海水pH下降而降低，這佐證了前人提出的珊瑚骨骼密度對酸化更為敏感的認識。溫度對骨骼密度的影響存在閾值效應，一定程度的升溫有助於碳酸鈣骨骼沉澱，而當超過珊瑚的理想生長溫度，升溫則不利於骨骼加密。同密度相比，骨骼的線性生長率和鈣化率（後者由前者主導）在過去168年具有上升趨勢，但1960s以來，即升溫時期，二者均顯著下降，下降幅度達到了~14.9%。
目前來看，雖然生長率（鈣化率）對升溫與酸化的響應並未達到統計學上的顯著性（p > 0.05），但總體上pH與生長率的關係呈現出閾值效應，並且升溫對生長率有抑制作用。總體而言，西沙濱珊瑚的骨骼密度對該海域的升溫與酸化更為敏感，而骨骼的線性生長對目前海洋環境變化的響應似乎並不直觀。這些證據都表明南海北部珊瑚的生長現狀不容樂觀，同時也指出海洋酸化和暖化並非引起南海珊瑚礁退化的主要因素。
相關論文資訊：https://doi.org/10.1029/2021JG006423
