北部湾涠洲岛珊瑚礁的研究现状及展望

综述涠洲岛珊瑚礁生态环境条件、珊瑚礁分布与优势种组成、珊瑚礁地貌与沉积以及珊瑚礁区浮游生物等方面的研究进展,提出今后对涠洲岛珊瑚礁的研究应重点围绕珊瑚礁生态学、珊瑚礁记录的古环境以及珊瑚礁资源开发与保护等方面进行。     

世界珊瑚礁现状和威胁研究进展

鉴于珊瑚礁巨大的价值和面临全球气候变化严峻的威胁,珊瑚礁退化和发展前景一直是珊瑚礁研究的最中心议题。人类活动和气候变化已经导致珊瑚礁全球性衰退损失40%~50%。1998年全球珊瑚礁严重白化和2015—2017年延时最长全球珊瑚礁白化事件,一再证实全球变暖已经成为珊瑚礁可持续发展的主要威胁,现在扭转导致海洋水温升高的全球变暖的趋势是保护珊瑚礁的唯一希望。由科学家和慈善机构发起的2011年XL Catlin海景调查和2017年50礁倡议成为珊瑚礁管理保护的创新举措。但仍然需要更多的人认识珊瑚礁,热爱珊瑚礁,研究珊瑚礁,保护珊瑚礁。     

涠洲岛珊瑚礁健康评估

【目的】科学地判断涠洲岛珊瑚礁的现状,并找出造成目前现状的主要原因,为及时采取有效措施以维持涠洲岛珊瑚礁的健康提供有力依据。【方法】根据历年来有关涠洲岛珊瑚礁生长、演变、环境变化与社会发展的研究成果和最新的调查研究资料,采用HRHPI的指标体系法,从生态结构、生态功能、压力及社会经济等几个特征属性对珊瑚礁健康进行评估。【结果】涠洲岛的自然环境仍适合石珊瑚的生存,石珊瑚的种类丰度仍正常;珊瑚礁的覆盖率降低、分布范围缩小、生物多样性下降,尤其在浅海和局部人为影响大的区域,珊瑚死亡率大于补充率。【结论】涠洲岛的珊瑚礁处于衰退中的亚健康状态。过度捕捞、污染、物理损伤（踩踏、抛锚、水下工程等）和大尺度环境变化（如气候异常）等是造成涠洲岛珊瑚礁衰退的主要原因。     

基于钻孔摄像技术的珊瑚礁完整性评价分析

在西沙琛航岛地质调查中,应用数字钻孔摄像技术,通过引入RMDI法开展对珊瑚礁完整性的分析研究,结合岩体分级标准,构建珊瑚礁完整性指数与珊瑚礁完整程度的对应关系,实现针对珊瑚礁完整性的工程评价。通过对CK1孔和CK2孔的摄像勘察和统计分析,按照基于RMDI法的珊瑚礁完整程度分级标准,对两孔进行珊瑚礁完整性评价,与实体岩芯保持一致,并估算出两孔之间珊瑚礁的岩体完整程度。研究结果表明:在珊瑚礁完整性评价中,按珊瑚礁完整性指数构建的分级标准是可行的;按RMDI法建立的珊瑚礁完整程度是准确的;针对珊瑚礁的钻孔摄像勘察和统计分析具有重要意义。     

钦州湾潮间带生物群落对环境变化的响应分析

【目的】针对钦州湾海域金鼓江西岸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ断面和大榄坪海域北端IV、V断面的潮间带生物进行了跨年份的调查研究,探讨潮间带生物群落变化与该海区近年环境扰动的关系。【方法】采用ABC曲线法、类比法对两次调查数据进行分析比较。【结果】各断面的潮间带总生物量第2次调查时数据都有较大的增加,增幅最小的为断面Ⅳ,增加了0.65倍,增幅最大的是断面Ⅱ,增加了37.19倍;类比分析发现5个断面的生物量增加可能与采样季节存在着较大的关系,另外,金鼓江西岸3个断面生物量的增加还可能与环境变化有关。ABC曲线显示各断面在两个调查时间段潮间带生物群落受扰动的情况,其中,断面Ⅰ、Ⅳ表现受中等程度的干扰,断面Ⅴ受干扰最为严重,断面Ⅲ未体现出受干扰。【结论】不同断面潮间带生物群落随年代变化的差异与该海域近年所进行的围填海工程开发造成的环境变化有关,远离围填海工程区、水动力变弱的断面潮间带生物量会大幅增加,潮间带生物群落的优势种也会发生演替。     

热浸锌材料的生物污损研究

【目的】探讨青岛海域热浸锌材料的生物污损特点。【方法】用富锌材料作对比,于青岛中港进行3年的热浸锌海港试验,对两种材料上污损生物群落的组成和分布情况进行月检和年检,对比不同深度、光照下污损生物群落组成差异,并应用PRIMER 6软件进行污损生物群落多样性分析。【结果】热浸锌试板防污性能优于富锌试板,但随着浸海时间的延长,防污性能会逐渐减弱;试板上污损生物群落和优势种随季节、光照和水深变化而有一定差异;综合考虑各种影响因素,用PRIMER 6软件分析污损生物群落多样性结构,得到的结果与传统分析方法一致。【结论】青岛海域热浸锌材料上污损生物群落组成、优势种类和污损程度受季节、光照、水深等的影响。     

西沙赵述岛海域珊瑚礁鱼类物种多样性

2017年4月采用水下录像方式对西沙赵述岛潟湖内外珊瑚礁鱼类种类组成、密度和种类相似度以及造礁珊瑚覆盖率进行评估.共鉴定珊瑚礁鱼类58种,隶属于1纲3目18科37属,其中鲈形目占绝对优势,共55种,占总种类数的94.83%.潟湖内外的珊瑚礁鱼类平均密度存在显著差异,且潟湖内(1.712 3±0.273 2尾/m2)高于潟湖外(0.655 1±0.029 3尾/m2).胸斑眶锯雀鲷(Stegastes fasciolatus)、三斑海猪鱼(Halichoeres trimaculatus)、宅泥鱼(Dascyllus aruanus)和栉齿刺尾鱼(Ctenochaetus striatus)为西沙赵述岛的主要鱼类,前3种主要分布在潟湖内,而栉齿刺尾鱼主要分布在潟湖外.潟湖内外珊瑚礁鱼类的种类相似性系数为0.29,属于中等不相似.潟湖内外的造礁珊瑚覆盖率分别为(7.98±9.91)%和(12.35±6.21)%,不存在显著差异.调查区内珊瑚礁鱼类以小型种类为主,珊瑚礁鱼类中食用价值高的石斑鱼科和鹦嘴鱼科的鱼类密度均不高,这可能与日渐退化的珊瑚礁生态功能和日益增加的人类活动相关.     

苏丹港地区珊瑚礁回填料的加固效果检测分析

以苏丹港新集装箱码头后方堆场地基处理工程作为依托,设立了珊瑚礁回填料地基加固试验区,通过现场检测地基加固前后的物理力学指标,分析振冲碾压和强夯两种加固方法对珊瑚礁回填料的加固效果.从现场试验情况可以得出,珊瑚礁作为堆场回填料,在采用振冲碾压和强夯两种方法时都能够使地基回弹模量值大幅提高,加固后回弹模量、CBR值、SPT击数,500kJ强夯法加固效果均略优于振动碾压.     

珊瑚礁算法的改进研究

珊瑚礁算法易于陷入局部最优且寻优精度低，因此提出一种改进的珊瑚礁算法.此算法借鉴粒子群算法、高斯变异和模拟退火算法的思想改进珊瑚礁算法的内部有性繁殖、无性繁殖和更替机制，提高了算法的寻优精度并可跳出局部最优.在仿真实验中，将改进珊瑚礁算法与基本珊瑚礁算法和粒子群算法等10种算法分别在高维和低维测试函数下进行比较.实验结果表明，改进的珊瑚礁算法不仅较其他算法具有更好的收敛速度和精度，而且在高维测试函数中，仍然可以保持良好的性能.     

热带岛礁型海洋牧场中珊瑚礁生境与资源的修复

我国南海的离岸岛礁以珊瑚礁生境为主。珊瑚礁在提升海洋生态资源和维护我国海洋国土权益上发挥了至关重要的作用。近年来,在全球气候变化以及人类活动的影响下,南海珊瑚礁生境和资源严重退化,威胁着渔业资源、海洋环境以及国土安全。现代化的海洋牧场被认为是实现南海资源可持续发展战略的新型海洋生物资源开发模式。珊瑚礁生境与资源的修复则是热带岛礁型海洋牧场建设的基础和关键。基于此,本文整理了珊瑚礁生境与资源修复的技术方法,详细介绍了珊瑚礁生境构建框架生物造礁石珊瑚的有性繁殖、断枝培育、底播移植等技术方法以及珊瑚礁其他特色生物资源人工放流技术,并提出了在珊瑚礁生境与资源修复中所面临的问题及相应对策。     

珊瑚礁隐居生物的研究现状和展望

珊瑚礁隐居生物是栖息于珊瑚礁隐匿空间中的后生动物群体，其群落的生物量巨大，在珊瑚礁生物多样性的构成中占据大多数，且在珊瑚礁营养动力学上有着不可或缺的作用。然而，目前国际国内对珊瑚礁生态系统的生物多样性的关注多集中在鱼类及甲壳类、棘皮动物等礁栖或底栖动物上，对珊瑚礁隐居生物的关注度不足，隐居生物的生物多样性构成不甚清楚，有些类别甚至从未被描述。本文结合国内外文献综述了珊瑚礁隐居生物的研究现状，并对基于珊瑚礁自动监测装置(Autonomous Reef Monitoring Structures, ARMS)的隐居生物研究进行了展望。     

基于遗传珊瑚礁优化算法的负载均衡问题

基于珊瑚礁优化算法, 通过在种群的每次进化过程中引入遗传算法中的交叉和变异算子, 提出一种遗传珊瑚礁优化算法, 并将改进的遗传珊瑚礁优化算法运用到负载均衡中， 有效解决了算法过早收敛的问题, 提升了算法的优化性能. 对比经典遗传算法、 珊瑚礁优化算法等群智能算法, 在CloudSim上仿真实验结果表明, 遗传珊瑚礁优化算法优化负载均衡策略取得了满意的结果, 提升了资源能耗利用率, 均衡了控制策略.     

Coral record of increased sediment flux to the inner Great Barrier Reef since European settlement

The effect of European settlement on water quality in the Great Barrier Reef of Australia is a long-standing and controversial issue. Erosion and sediment transport in river catchments in this region have increased substantially since European settlement, but the magnitude of these changes remains uncertain. Here we report analyses of Ba/Ca ratios in long-lived Porites coral from Havannah Reef--a site on the inner Great Barrier Reef that is influenced by flood plumes from the Burdekin river--to establish a record of sediment fluxes from about 1750 to 1998. We find that, in the early part of the record, suspended sediment from river floods reached the inner reef area only occasionally, whereas after about 1870--following the beginning of European settlement--a five- to tenfold increase in the delivery of sediments is recorded with the highest fluxes occurring during the drought-breaking floods. We conclude that, since European settlement, land-use practices such as clearing and overstocking have led to major degradation of the semi-arid river catchments, resulting in substantially increased sediment loads entering the inner Great Barrier Reef.     

涠洲岛珊瑚礁生态环境条件初步研究

分析涠洲岛沿岸与珊瑚礁发育关系密切的水温、水深、光照、波浪、海流、潮汐、pH值、盐度、溶解氧、磷酸盐、基岩基底、珊瑚礁块基底、珊瑚砂砾基底、虫黄藻、褐藻等生态环境条件,探讨这些生态变化条件的变化规律,及其对珊瑚生长、发育的影响。     

珊瑚礁相关病毒的研究进展

珊瑚礁被称为海洋中的“热带雨林”,是海洋生态系统中的核心组成部分之一。珊瑚礁病毒包含珊瑚本身感染的病毒和珊瑚共生生物（如藻类、细菌等）感染的病毒,对于珊瑚礁健康与疾病、生长与死亡起着独特而重要的作用,在维持珊瑚礁生态系统的物质循环和能量流动等生态学功能方面起着潜在作用。由于技术的局限以及关注度较低等原因,有关珊瑚礁病毒的研究较少。近年来,随着高通量测序技术的发展,宏转录组和宏基因组逐渐成为研究珊瑚礁病毒多样性及其生态学功能的重要方法之一。本文对国内外相关研究进行总结和归纳,拟为珊瑚礁病毒后续研究提供新的方向和思路,同时指导我国珊瑚礁的保护以及修复。     

Coral mucus functions as an energy carrier and particle trap in the reef ecosystem

Zooxanthellae, endosymbiotic algae of reef-building corals, substantially contribute to the high gross primary production of coral reefs, but corals exude up to half of the carbon assimilated by their zooxanthellae as mucus. Here we show that released coral mucus efficiently traps organic matter from the water column and rapidly carries energy and nutrients to the reef lagoon sediment, which acts as a biocatalytic mineralizing filter. In the Great Barrier Reef, the dominant genus of hard corals, Acropora, exudes up to 4.8 litres of mucus per square metre of reef area per day. Between 56% and 80% of this mucus dissolves in the reef water, which is filtered through the lagoon sands. Here, coral mucus is degraded at a turnover rate of at least 7% per hour. Detached undissolved mucus traps suspended particles, increasing its initial organic carbon and nitrogen content by three orders of magnitude within 2 h. Tidal currents concentrate these mucus aggregates into the lagoon, where they rapidly settle. Coral mucus provides light energy harvested by the zooxanthellae and trapped particles to the heterotrophic reef community, thereby establishing a recycling loop that supports benthic life, while reducing loss of energy and nutrients from the reef ecosystem.     

Coral reef ecosystems in the South China Sea as a source of atmospheric CO<Subscript>2</Subscript> in summer

Field measurements of air-sea CO2 exchange in three coral reef areas of the South China Sea (i.e. the Yongshu Reef atoll of the Nansha Islands, southern South China Sea (SCS); Yongxing Island of Xisha Islands, north-central SCS; and Luhuitou Fringing Reef in Sanya of Hainan Island, northern SCS) during the summers of 2008 and 2009 revealed that both air and surface seawater partial pressures of CO2 (pCO2) showed regular diurnal cycles. Minimum values occurred in the evening and maximum values in the morning. Air pCO2 in each of the three study areas showed small diurnal variations, while large diurnal variations were ob-served in seawater pCO2. The diurnal variation amplitude of seawater pCO2 was ~70 μmol mol–1 at the Yongshu Reef lagoon, 420–619 μmol mol–1 on the Yongxing Island reef flat, and 264–579 μmol mol–1 on the reef flat of the Luhuitou Fringing Reef, and 324–492 μmol mol–1 in an adjacent area just outside of this fringing reef. With respect to spatial relations, there were large differences in air-sea CO2 flux across the South China Sea (e.g. ~0.4 mmol CO2 m–2 d–1 at Yongshu Reef, ~4.7 mmol CO2 m–2 d–1 at Yongxing Island, and ~9.8 mmol CO2 m–2 d–1 at Luhuitou Fringing Reef). However, these positive values suggest that coral reef ecosystems of the SCS may be a net source of CO2 to the atmosphere. Additional analyses indicated that diurnal variations of surface seawater pCO2 in the shallow water reef flat are controlled mainly by biological metabolic processes, while those of deeper water lagoons and outer reef areas are regulated by both biological metabolism and hydrodynamic factors. Unlike the open ocean, inorganic metabolism plays a significant role in influencing seawater pCO2 variations in coral reef ecosystems.     

涠洲岛园艺式珊瑚苗圃的架设与移植

【目的】探讨涠洲岛不同底质下最适宜的硬珊瑚苗圃架设方法和最佳移植培育种类。【方法】在涠洲岛周边海域砂质、基岩、珊瑚碎屑和礁石等4种不同底质架设固定式(20个)及悬浮式(112个)珊瑚苗圃,移植块状、枝状、叶状等7种硬珊瑚断枝,共2 436个;观测记录苗圃保存情况及珊瑚成活率、珊瑚体积增长率等。【结果】礁石底质海域的苗圃保存程度最高,为70%;其次是珊瑚碎屑海域(北部牛角坑)的苗圃,为57%。铁架式苗圃的平均保存率为63%,是保存程度最好的苗圃形式。经过一年时间的培育,风信子鹿角珊瑚Acropora hyacinthus的成活率为20%~80%,体积增加3.5倍;粗野鹿角珊瑚Acropora humilis成活率为25%~49%,体积增加1.5倍。其他种类珊瑚生长较慢,成活率较低。【结论】铁架式苗圃结构稳固、不易受台风等风暴潮的影响,是涠洲岛最适合的珊瑚苗圃形式。涠洲岛四面环海,珊瑚苗圃应架设在岛屿北部礁石和珊瑚碎屑基底的海域。风信子鹿角珊瑚在一年时间内体积可以增加3倍,且存活率高,是涠洲岛珊瑚礁移植最优先考虑的种类。