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阳光通宝
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黄黄的树

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一项对夏威夷珊瑚物种的长期研究提供了一个令人惊讶的乐观观点,即它们如何在气候变化导致的更温暖和更酸性的海洋中生存。 研究人员发现,在模拟未来预期的海洋温度和酸度的条件下,被研究的三个珊瑚物种经历了显著的死亡--其中一些物种的死亡数量高达近一半。

不过来自俄亥俄州立大学的地球科学博士生Rowan McLachlan指出,没有一个物种完全死亡--并且一些物种在研究结束时又重新茁壮成长--这一事实为珊瑚的未来带来了希望。据悉,McLachlan领导了这项新研究。

“我们在研究中发现了令人惊讶的积极结果。当涉及到海洋变暖的影响时,我们在珊瑚研究领域没有得到很多这样的结果,”McLachlan说道。

这项研究的论文第一作者、俄亥俄州立大学地球科学杰出教授Andréa Grottoli则表示,虽然这些发现是乐观的,但它们也比以前的研究更现实。

Grottoli介绍称,这项研究工作持续了22个月,这比大多数类似的研究要长得多,后者通常只有几天到五个月不等的时间。

Grottoli说道:“珊瑚生物学的某些方面需要很长的时间来调整。当它们面临压力时,可能会有一个低谷,但经过足够的时间,珊瑚可以重新调整并恢复到正常状态。一项持续五个月的研究只是看到了反应的部分弧度。”

据悉,新研究的报告已于2022年3月10日发表在《Scientific Reports》上。

大气层中二氧化碳水平的上升导致海洋变暖,空气中约1/4的二氧化碳会溶解到海洋中,这导致海洋的酸性变得更高。Grottoli指出,酸度和温度的上升都威胁着珊瑚。

在这项研究中,研究人员收集了夏威夷三种最常见的珊瑚物种的样本,它们是Montipora capitata、Porites compressa和Porites lobata。

这些样本被放置在四个不同条件的水箱中:当前海洋条件的对照水箱、海洋酸化条件(-0.2个pH单位)、海洋变暖条件(+2摄氏度)、变暖和酸化相结合的条件。

结果显示,海洋变暖将伤害珊瑚物种。暴露在变暖条件下的珊瑚有61%存活,而暴露在当前海洋温度下的珊瑚有92%存活。

在变暖和酸化的综合条件下,两个Porites物种比M. capitata更有弹性。在研究过程中,P. compressa的存活率为71%,P. lobata珊瑚为56%,M. capitata为46%。

McLachlan表示:“在存活下来的珊瑚中,特别是Porites物种,它们应对得很好,甚至生长得很繁荣。它们能够适应高于平均水平的温度和酸度。如幸存的Porites能保持正常的生长和新陈代谢。”

Grottoli则指出M. capitata在现实世界中的表现可能比它们在这项研究中的表现更好。该物种在压力下严重依赖浮游生物作为食物来源,而它们在研究条件下可能没有在海洋中那么多的食物。

研究人员表示,尽管在大多数方面,这项研究在创造真实的生活条件方面做得比大多数要好。珊瑚被放在外面的水箱中,通过包含有沙子、岩石、海星、海胆、螃蟹和鱼来模仿海洋珊瑚。这些水箱还允许温度和pH值在每天和不同季节中的自然变化,就像珊瑚在海洋中一样。

“当你试图对气候变化的长期影响进行预测时,模仿现实世界的条件是很重要的,而我们的研究做到了这一点。我们强烈地感觉到,这使得我们的研究结果非常稳健,”Grottoli说道。

关于这两个Porites物种的研究结果可能为全世界的珊瑚提供了特别的希望。Grottoli指出,Porites属于一个在全世界都很常见的珊瑚属,在珊瑚礁建设中具有关键作用,因此它们在这项研究中的复原力代表了一个好迹象。

虽然这项研究带来了乐观的理由,但这并不意味着珊瑚在气候变化下没有面临威胁。

“我们不知道如果温度和酸度的变化比我们在这项研究中使用的更加剧烈,珊瑚将如何应对。我们的结果确实提供了一些希望,但我们在这项研究中看到的一些物种约50%的死亡率并不是一件小事,”McLachlan最后说道。

格罗托利说,这项研究也没有包括当地的压力因素,如污染和过度捕捞,这可能对一些地区的珊瑚产生额外的负面影响。

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王小虎呦

7月13日,记者从中国科学院南海海洋研究所获悉,该所研究员黄晖团队联合香港 科技 大学教授钱培元在造礁石珊瑚早期共生关系可塑性方面研究取得新进展。相关研究相继发表于《微生物学前沿》和《珊瑚礁》。据悉,中国科学院南海海洋研究所助理研究员孙有方和江雷分别为两篇文章的第一作者,黄晖研究员和周国伟副研究员为通讯作者。 造礁石珊瑚和虫黄藻之间的互利共生关系是珊瑚礁生态系统的关键支撑,然而这一共生关系正面临着海水升温和酸化的威胁。在气候变化和珊瑚礁退化背景下,研究升温和酸化对珊瑚早期共生建立过程的影响,尤其是珊瑚对虫黄藻的选择和早期共生关系可塑性,对于理解和预测珊瑚幼体补充和珊瑚幼体的环境适应能力尤为重要。 研究人员以印度—太平洋海区的两种广布型造礁石珊瑚—中间鹿角珊瑚和精巧扁脑珊瑚为对象,两种珊瑚的生长型和环境压力敏感程度不同,前一种为敏感的分枝状珊瑚,后一种为耐受的团块状珊瑚,研究人员收集了两种珊瑚的受精卵并培育至幼体阶段,随后将其养殖于一个流水式实验养殖系统,通过控制海水温度和pH研究了升温(29 vs. 31 )和酸化(pH 8.1 vs. 7.8)影响下两种珊瑚幼体早期共生建立过程和生长发育。 研究发现升温会延迟两种珊瑚早期共生建立的过程,而酸化则没有明显的影响,但是不同珊瑚种类的响应和敏感程度不同,升温完全抑制了中间鹿角珊瑚早期共生的成功建立,也不利于幼体的无性出芽生殖;对于精巧扁脑珊瑚而言,升温使幼体中成功建立共生的比例显著降低50%。 此外,升温改变中间鹿角珊瑚幼体对虫黄藻的选择偏好,正常温度条件下,珊瑚幼体主要与虫黄藻Cladocopium sp.建立共生,升温后幼体更倾向与耐热的虫黄藻Durusdinium sp.建立共生,然而精巧扁脑珊瑚幼体再酸化而非升温下更偏好和虫黄藻Durusdinium sp.建立共生。转录组分析表明中间鹿角珊瑚幼体选择的Durusdinium虫黄藻在高温条件下与核糖体合成、光合作用相关的基因出现显著下调,说明虫黄藻Durusdinium虽然可以进入中间鹿角珊瑚体内,但是升温下无法大量增殖以建立稳定的互利共生关系。 据介绍,海水升温对造礁石珊瑚早期共生建立和生长发育的影响要远远大于酸化,而且和中间鹿角珊瑚相比,精巧扁脑珊瑚幼体对气候变化的适应能力更强,暗示着其幼体补充过程受气候变化的影响更小;升温和酸化下两种珊瑚对虫黄藻的偏好性选择为我们理解气候条件下的珊瑚-虫黄藻的共生关系提供了新的视野和思路。 黄晖表示,该研究揭示了升温和酸化影响下造礁石珊瑚幼体早期共生建立以及珊瑚对虫黄藻选择性。 相关论文信息:

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