1、環(huán)境壓力下的南海珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)演變及修復(fù),Scsio-LMB,匯報內(nèi)容 一、研究背景與科學(xué)問題 二、環(huán)境壓力下的珊瑚礁演變與退化 三、珊瑚礁功能生物對環(huán)境壓力的響應(yīng) 四. 珊瑚礁生態(tài)修復(fù),Scsio-LMB,匯報內(nèi)容 一、研究背景與科學(xué)問題 二、環(huán)境壓力下的珊瑚礁演變與退化 三、珊瑚礁功能生物對環(huán)境壓力的響應(yīng) 四. 珊瑚礁生態(tài)修復(fù),Scsio-LMB,南海生境復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)多樣化,多種類型： 沿岸、島礁型 陸架、外海型,深海海盆,陸架,河口,海草床,紅樹林,海灣,上升流,珊瑚礁,珊瑚礁,鮮明的熱帶區(qū)域特色，重要的全球意義,生物多樣性中心 珊瑚金三角,西沙 2009,生物多樣性熱點地區(qū)(蘊(yùn)藏近2

2、5%海洋物種)； 多種生態(tài)服務(wù)功能 （1）生物資源的保持 （2）海岸帶防護(hù)功能 （3）島礁的制造者 ,海洋中的“熱帶雨林”,全球珊瑚礁分布/,Pandolfi et al., Science. 2011,珊 瑚 礁,珊瑚礁功能,南海島礁均為珊瑚構(gòu)筑 島礁的設(shè)施依賴于珊瑚的再建造 例如：中建島 一旦受破壞，島礁消失，國土安全、生態(tài)安全均受威脅,Scsio-LMB,南海珊瑚礁是處于世界珊瑚金三角北緣 南海擁有265個島礁，均珊瑚島礁，是寶貴的國土資源； 珊瑚礁全球社會經(jīng)濟(jì)價值每年十億美元。,國家需求,南沙群島,西中沙群島,南海珊瑚礁,東沙群島,北

3、部沿岸,南北縱跨20緯度， 樣帶2000 km,全球氣候變化： 海水升溫 海洋酸化 人類活動： 過度捕撈 污染 棲息地破壞,9,珊瑚礁承受的主要環(huán)境壓力,世界范圍內(nèi)珊瑚礁的退化,工業(yè)革命以來,世界主要珊瑚礁的危險處境,全球研究的熱點,珊瑚礁的退化原因？未來命運？,世界三分之一珊瑚礁嚴(yán)重退化,11,環(huán)境壓力下的南海珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)演變及修復(fù),環(huán)境壓力下的珊瑚礁演變過程與機(jī)制,珊瑚礁對環(huán)境壓力 的響應(yīng),珊瑚礁 生態(tài)修復(fù),關(guān)鍵科學(xué)問題,野外長期調(diào)查觀察、模擬實驗及模型預(yù)測,生態(tài)系統(tǒng)演變過程與機(jī)制,環(huán)境壓力,氣候變化,人為活動,珊瑚礁生態(tài)修復(fù),研究思路,全球暖化,海洋酸化,漁業(yè)捕撈,污水排放,工程建設(shè),

4、極端天氣,珊瑚礁功能生物響應(yīng)與適應(yīng)性機(jī)制,退化機(jī)制研究 修復(fù)技術(shù)研發(fā),發(fā)現(xiàn)我國造礁石珊瑚36個新記錄種； 對南海海區(qū)珊瑚礁狀況有充分調(diào)查了解。,豐富的研究積累,水下潛水調(diào)查 南沙航次（2次，50天） 西沙航次（6次，200天） 三亞航次（20余次，400天） 其他沿岸航次（20余次，200天）,基礎(chǔ)工作,南海所重點實驗室； 三個野外觀測研究站（湛江站、三亞站、西沙站）； 徐聞、文昌、三亞以及西沙群島已設(shè)立珊瑚礁長期生態(tài)監(jiān)測樣地。,研究平臺,在三亞站和西沙站建立岸基珊瑚培養(yǎng)體系并配備CO2和溫度等環(huán)境因子的實驗控制系統(tǒng),實驗基地,黃暉 研究員,張浴陽助理研究員 珊瑚恢復(fù),周國偉助理研究員 珊瑚共

5、生體生理生態(tài),練建生副研究員 珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)評價,袁濤副研究員 珊瑚繁育,袁翔城副研究員 珊瑚生理生態(tài),雷新明助理研究員 珊瑚礁生態(tài)環(huán)境,高永利助理研究員 珊瑚礁魚類生態(tài),野外珊瑚礁系統(tǒng)生態(tài)與環(huán)境,模擬實驗： 生理生態(tài)、微生物生態(tài)、與繁育,溫國彰博士后（臺灣） 珊瑚魚類,黨愛翠博士后 珊瑚環(huán)境化學(xué),李秀保副研究員 珊瑚礁生態(tài)環(huán)境,一支年輕的珊瑚礁生態(tài)研究團(tuán)隊,劉勝研究員 生物營養(yǎng)循環(huán),匯報內(nèi)容 一、研究背景與科學(xué)問題 二、環(huán)境壓力下的珊瑚礁演變與退化 三、珊瑚礁功能生物對環(huán)境壓力的響應(yīng) 四. 珊瑚礁生態(tài)修復(fù),Scsio-LMB,全面調(diào)查了南海造礁石珊瑚生物種群分布格局,Huang et al.

6、,2011, 2013；黃暉等, 2012,探明我國珊瑚生物種群的地理分布，報道南海造礁石珊瑚50多屬300多種。,受國際珊瑚礁協(xié)會的邀請，從2004年開始負(fù)責(zé)全球珊瑚礁現(xiàn)狀報告的中國報告,International Coral Reef Initiative,Status of Coral Reefs of the World:2008 (1360次引用),學(xué)術(shù)影響,強(qiáng)降雨導(dǎo)致洪水，造成低鹽度脅迫 對珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害,觀測到氣候異常事件影響珊瑚礁的健康狀況,氣候變化：上升流和升溫影響,上升流導(dǎo)致珊瑚礁區(qū)域出現(xiàn)明顯的降溫 緩解升溫對近岸珊瑚礁造成的不利影響（如白化和衰退） 提出氣候事

7、件引起的珊瑚礁白化可以較快的恢復(fù)，而在此上升流起避難所作用。,Li XB, Huang H.*. Aqu. Ecos. Hea. LianJS; Chinese Science Bulletin, 2006 Li XB, Huang H*. Deep Sea Research II, 2013,人類活動造成的環(huán)境壓力等因素對珊瑚礁健康狀況的影響,報道了富營養(yǎng)化導(dǎo)致大型藻類爆發(fā)，影響珊瑚生長 利用蒲扇藻15N值指示了氮的來源（陸源或上升流）,Huang et al. Botanica Marina.2013,甄別出近岸珊瑚礁退化最主要因素：水體渾濁、顆粒物沉積、營養(yǎng)鹽富集 提出人類活動改變南海珊

8、瑚礁的生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能,人類活動造成的環(huán)境壓力等因素對珊瑚礁健康狀況的影響,Coralcover as a proxy of disturbance: A case study of the biodiversity of the hermatypic corals in Yongxing Island, Xisha Islands in the South China Sea 作者:HuangHui;LianJiansheng;HuangXiaoping; 等. CHINESE SCIENCE BULLETIN卷:51：129-135出版年: 2006,人類活動（過度漁業(yè)）改變珊瑚礁的生態(tài)結(jié)構(gòu)

9、和功能,肯定我們的觀點：過度漁業(yè)導(dǎo)致重要生物的衰退,HuangH，et al.Chinese Science Bulletin, 2006 Hughes TP., Huang H.* et al. Conservation Biology, 2013,從科研、管理、政策等方面對我國珊瑚礁現(xiàn)況進(jìn)行分析； 沿岸珊瑚覆蓋率在近30年里下降80%以上； 環(huán)境惡化對珊瑚礁的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣候變化。,南海珊瑚礁急劇退化及其影響因素,與澳大利亞院士 Terry Hughes合作發(fā)表：,研究成果得到Nature Climate Change的引用：,澳大利亞Bridge教授刊文：呼吁保護(hù)所有珊瑚礁。 其中引用和

10、肯定我們關(guān)于大量近岸珊瑚礁退化的論點,學(xué)術(shù)影響,發(fā)表在Conservation Biology的文章, 有158 家世界媒體報道，訪問量達(dá)5250萬次 。,得到國際主流媒體英國BBC、法新社等的關(guān)注和報道。,學(xué)術(shù)影響,開展了珊瑚礁退化機(jī)制研究,建立珊瑚礁退化機(jī)制的模型，發(fā)現(xiàn)人類活動通過影響系統(tǒng)內(nèi)部水質(zhì)環(huán)境、生物群落相互關(guān)系，間接引起珊瑚礁退化。,練健生，黃暉等 2012,構(gòu)建瓊東珊瑚礁人類活動-環(huán)境變化-生物群落響應(yīng)模型,發(fā)現(xiàn)近岸人類活動和瓊東上升流對珊瑚礁的分布產(chǎn)生重要影響。,Li et al., ECSS. 2014.,匯報內(nèi)容 一、研究背景與科學(xué)問題 二、環(huán)境壓力下的珊瑚礁演變與退化 三

11、、珊瑚礁功能生物對環(huán)境壓力的響應(yīng) 四. 珊瑚礁生態(tài)修復(fù),Scsio-LMB,海洋酸化對珊瑚礁生物鈣化與光合作用的影響及其響應(yīng),模擬不同的酸化和光照條件，對珊瑚優(yōu)勢種進(jìn)行了不同程度的酸化培養(yǎng)，利用碳酸鹽平衡體系和珊瑚微循環(huán)理論模型解釋了珊瑚的鈣化作用對海洋酸化不僅有負(fù)響應(yīng)，還有正響應(yīng)；珊瑚的光合作用可以影響對酸化的響應(yīng)，比較好的解釋了鈣化生物在氣候變化條件下的命運。,Huang et al., Marine Ecology Progress Series. 2014,負(fù)響應(yīng),正響應(yīng),揭示了珊瑚礁浮游植物應(yīng)對氣候變化（二氧化碳升高和紫外線增強(qiáng)）的生理適應(yīng)機(jī)制。大氣CO2升高不僅提高藻類的生長，降低

12、藻類 (PSII)的光失活，以及細(xì)胞內(nèi)PSII內(nèi)N的循環(huán)速率，同時CO2濃度升高和光強(qiáng)協(xié)同影響藻類光系統(tǒng)II的失活，光強(qiáng)較高時CO2升高降低光系統(tǒng)II光失活，光強(qiáng)較低時相反。,Li et al., 2009, 2011a, 2011b, 2013a; Li and Gao 2012, 2013;Li Campbell et al and Li., 2013,海洋酸化對珊瑚礁生物鈣化與光合作用的影響及其響應(yīng),調(diào)查了典型珊瑚礁區(qū)碳酸鹽體系的變化規(guī)律及其生態(tài)機(jī)制，揭示珊瑚鈣化與藻類光合作用的耦合關(guān)系。生物代謝是珊瑚礁區(qū)PCO2日周期變化的主要驅(qū)動因素，潮汐及海流等水動力作用對近岸珊瑚礁海水PCO2產(chǎn)

13、生的影響更大。,Zhang CL, Huang H. .Deep Sea Research, 2013 Yan et al., Chinese Science Bulletin, 2011.,海洋酸化對珊瑚礁生物鈣化與光合作用的影響及其響應(yīng),該方面研究成果已得到Limnologyand Oceanography、 Photochemistry and Photobiology 、Marine Ecology Progress Series、Biogeosciences 等專業(yè)領(lǐng)域期刊的引用和肯定。,受邀將文章收錄到摩納哥海洋酸化國際合作中心,印度孟買大學(xué)科學(xué)家邀請共同研究,造礁石珊瑚共附生微生

14、物多樣性及其環(huán)境適應(yīng)性,研究了南海及鄰近海域造礁珊瑚共生藻多樣性分布格局，以及與宿主、環(huán)境的關(guān)系，確定了該海域造礁石珊瑚共生藻以C系群（C1、C3）為主，并呈現(xiàn)緯度分布格局，揭示了共生藻在珊瑚適應(yīng)環(huán)境變化中的作用。,LienHuang H.et al. Marine Ecology Progress Series, 2013 Huang H.et al. Marine Biology Research, 2011; 2013 Zhou GW, Huang H et al. JMBA, 2012 Zhou GW Xie et al, PloS One 2013; Liu et al, Afr J

15、 Microbiol Res. 2012,造礁石珊瑚共附生微生物多樣性及其環(huán)境適應(yīng)性,兩種類型的纖毛蟲的顯微照片和形態(tài)示意圖,該方面持續(xù)性的研究成果已得到Environmental microbiology、Coral Reefs、JournalofPhycology、Marine Ecology Progress Series等專業(yè)領(lǐng)域期刊的引用和肯定。,加州大學(xué)Fay教授的J. Phycol.綜述中引用了我們數(shù)篇成果。,英國埃塞克斯大學(xué)Hennige教授肯定我們對共生藻多樣性的研究有助于認(rèn)識珊瑚適應(yīng)環(huán)境變化的機(jī)制,匯報內(nèi)容 一、研究背景與科學(xué)問題 二、環(huán)境壓力下的珊瑚礁演變與退化 三、珊瑚

16、礁功能生物對環(huán)境壓力的響應(yīng) 四. 珊瑚礁生態(tài)修復(fù),Scsio-LMB,珊瑚礁生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵,關(guān)鍵科技難題,增加珊瑚幼體補(bǔ)充數(shù)量,提高珊瑚底播移植存活率,人為增加造礁石珊瑚數(shù)量,調(diào)查珊瑚礁 自然恢復(fù)力,缺乏對珊瑚礁自然恢復(fù)力狀況的了解,有效培育珊瑚成體,不足情況下,促進(jìn)珊瑚礁恢復(fù)力提升,珊瑚礁的生態(tài)修復(fù),對珊瑚生態(tài)修復(fù)相關(guān)的珊瑚幼體恢復(fù)力、有性繁殖、無性培育和底播移植進(jìn)行多方面研究,發(fā)現(xiàn)三亞多處珊瑚礁的珊瑚幼體恢復(fù)力處于較低水平，并具有明顯季節(jié)性變化； 成功記錄20多種造礁珊瑚有性繁殖過程，并掌握其繁殖周期和受精卵發(fā)育過程與規(guī)律； 探索適宜三亞與西沙珊瑚礁環(huán)境的珊瑚無性培育種類和相對應(yīng)的有效移植

17、方法；,珊瑚幼體恢復(fù)力,針對三亞珊瑚礁保護(hù)區(qū)所在位置進(jìn)行幼體恢復(fù)力調(diào)查,珊瑚幼體恢復(fù)力調(diào)查方法,鹿回頭,小東海,亞龍灣,西島,珊瑚幼體恢復(fù)數(shù)量顯示三亞幼體恢復(fù)力處于較低水平，分布不均，且季節(jié)性明顯,（黃暉等，2008，2010，2011）,珊瑚有性繁殖,壯實鹿角珊瑚受精卵完整發(fā)育過程,在三亞和西沙，通過對繁殖期珊瑚排放的受精卵進(jìn)行收集，并在實驗室條件下培育，已經(jīng)記錄了包括壯實鹿角珊瑚、中間鹿角珊瑚、粗野鹿角珊瑚、鹿角杯形珊瑚等多種造礁石珊瑚的繁殖周期、受精卵發(fā)育、浮浪幼蟲的附著過程、以及珊瑚幼體的生長。,浮浪幼蟲,尋找合適基底,1h,2-4h,10h,15h,25h,珊瑚浮浪幼蟲附著過程,發(fā)展

18、了岸基造礁珊瑚無性培植生長體系,（黃暉等，2008，2010，2011）,生態(tài)修復(fù),黃暉等,2008,2010,2011;李元超等,2009,探索不同環(huán)境條件下珊瑚礁生態(tài)修復(fù)技術(shù),根據(jù)三亞與西沙不同環(huán)境下珊瑚礁狀況和珊瑚構(gòu)成，選取適合的種類作為待修復(fù)珊瑚； 針對三亞和西沙珊瑚礁面臨的不同環(huán)境壓力，設(shè)計相應(yīng)的珊瑚修復(fù)手段，并進(jìn)行比較。,三亞珊瑚修復(fù)實驗,針對三亞珊瑚礁水體沉積物多的特點，設(shè)計了4種珊瑚無性培育方式，對5種鹿角、杯型、薔薇、盔型和濱珊瑚移植，并在隨后的10個月中進(jìn)行監(jiān)測。,三亞珊瑚修復(fù),三亞沉積物和臺風(fēng)的影響造成了耐受性差的薔薇珊瑚和鹿角珊瑚高死亡率，存活面積也隨時間下降。 盔型珊

19、瑚和濱珊瑚對沉積物耐受性強(qiáng)，但臺風(fēng)對其影響嚴(yán)重，造成存活面積下降，死亡率上升。 鹿角杯型珊瑚對沉積物耐受好，生長速度快，能彌補(bǔ)臺風(fēng)影響，適宜在三亞培育。,杯型 盔型 濱珊瑚 薔薇 鹿角,死亡率 部分死亡率 存活面積,西沙珊瑚礁修復(fù),收集到的卵子,培育的浮浪幼蟲,于2010-2012年調(diào)查發(fā)現(xiàn)西沙群島珊瑚的主要繁殖時間為3月至4月間。 通過在此期間對珊瑚受精卵的收集和培育，獲得了大量的珊瑚浮浪幼蟲和珊瑚幼體。通過放流將珊瑚幼體與浮浪幼蟲放歸至需修復(fù)海區(qū)。,放歸珊瑚幼體,西沙珊瑚礁無性培育與底播移植,直接粘附在礁體上,網(wǎng)片培植,鐵架培植,個體由5cm增長至10cm,個體增長出多個分枝,大小增長3倍,西沙珊瑚礁水體環(huán)境適宜珊瑚生長，臺風(fēng)是珊瑚修復(fù)的主要威脅，人類活動為次要影響。,珊瑚礁保護(hù)修復(fù)重點示范區(qū)（趙述島）,面積100公頃、2年的珊瑚覆蓋率提高20%以上；推廣面積10012公頃。,成功進(jìn)行珊瑚礁修復(fù)技術(shù)的工程化示范,工