涠洲岛珊瑚礁白化生理过程的氧、碳同位素记录研究

The coral reef ecosystem is one of the highest primary productivity ecosystem in the ocean. However, El-Niño, global warming, increasing human activities and other factors will result in the Coral reef bleaching due to the loss of symbiotic zooxanthellae and/or a reduction in photosynthetic pigment concentrations in zooxanthellae. The influence on the calcification, photosynthesis, respiration and some other physiological process during the Coral bleaching period Need to be further researched. Compared with other elements oxygen and carbon isotope values and fractionation are closely related with these physiological processes. Coral bleaching will results in the abnormity of δ18O, δ13C. So, the oxygen and carbon isotope is an important medium for us to backstepping the bleaching processes. In this study, we will research the calcification rate, δ18O, δ13C of coral skeletons and δ13C of symbiotic zooxanthellae. (1) Describe the record and response to the bleaching event of δ18O, δ13C. (2) Recognize the impact of kinetic and metabolic isotope effects on the δ18O, δ13C and extract the change information of calcification, photosynthesis, respiration during the coral bleaching.

珊瑚礁生态系统是海洋中初级生产力最高的生态系之一。然而在厄尔尼诺、全球变暖及日益加剧的人类活动等因素胁迫下，会使珊瑚失去体内共生虫黄藻和/或虫黄藻失去体内色素而发生白化现象。白化时珊瑚及其共生体的钙化作用、光合作用及呼吸作用等生理过程会受到何种影响？这是需要深入研究的内容。较之于其他元素，O、C同位素的组成、分馏与这些生理过程密切相关，白化时珊瑚及其共生体相关生理过程的改变可能会带来δ18O、δ13C的异常，因此O、C同位素是我们反推珊瑚白化过程的重要手段。本项目拟对涠洲岛海域白化、半白化、健康滨珊瑚骨骼钙化率、δ18O、δ13C结合共生虫黄藻有机碳δ13C等指标进行对比研究。(1)阐述珊瑚骨骼钙化率、O、C同位素对珊瑚白化事件的记录与响应；(2)分辨出动力分馏与新陈代谢分馏各自对骨骼δ18O、δ13C组成的影响，并以此提取白化过程珊瑚及其共生体光合作用、呼吸作用、钙化作用等生理变化信息。

在厄尔尼诺、全球变暖及日益加剧的人类活动等因素胁迫下, 珊瑚白化导致的珊瑚礁退化成为全球最重要的生态现象之一。然而白化时珊瑚及其共生体的钙化作用、光合作用及营养方式等生理过程会受到何种影响?是不清楚的。本研究以白化及健康的珊瑚样品为研究对象，对珊瑚骨骼、共生虫黄藻及珊瑚宿主进行地球化学指标分析（如氧、碳同位素、Sr/Ca比值、生长速率等）。研究了以下内容：历史时期珊瑚白化事件的氧、碳同位素记录；珊瑚白化时光合作用、钙化速率、营养方式等生理过程的变化特征等。结果显示：珊瑚白化并不是一种新的生态现象，在没有人类活动影响的历史时期同样出现过珊瑚白化现象。珊瑚骨骼氧碳同位素可以记录历史时期珊瑚白化事件的发生。珊瑚白化时珊瑚共生虫黄藻的光合作用强度与钙化速率显著降低，与此同时部分属种珊瑚宿主的异养摄食能力显著增强，可以在一定程度上弥补了由于虫黄藻密度降低、光合作用减弱所造成的能量供给的不足，进而提高了珊瑚的抗白化能力。且不同属种珊瑚的异养摄食能力存在显著差异。这些研究结果：首先为历史时期的珊瑚白化事件提供了同位素地球化学的证据。通过对历史时期珊瑚化石的稳定碳同位素的分析，可以获取过去珊瑚白化事件的相关信息。中全新世珊瑚热白化现象的存在，意味着珊瑚具有主动适应环境变化的能力并且具有从白化中恢复的能力。其次关于白化阶段珊瑚宿主异养摄食能力的提高这一发现，可以让我们从能量供给的角度深入理解异养摄食对珊瑚抗白化能力的影响机制。