南海高纬度近岸珊瑚礁区成为未来珊瑚礁"温度避难所"的可能性探讨：高精度铀系年代学和系统生态学综合研究

Recent accelerated climate change and dramatically intensified human activity have had severe impacts on coral reef ecosystems worldwide, resulting in bleaching, mortality, diversity loss and habitat deterioration. However, the exact timing of such events is poorly defined, and unresolved issues exist regarding their extent and significance. The reconstruction and understanding of past changes provides a strong basis for assessing current status, linking reef degradation to stressors and devising targeted management strategies. This project will address such fundamental questions by innovatively combining ecological surveys of coral reefs and conceptual models with high-precision U-series dating and high-resolution geochemical proxy analysis of past environmental records on decadal, centennial and millennial scales. Specifically, this project aims to 1) establish a precise chronological framework for high-latitude near-shore coral reef communities in the South China Sea during the past few thousand years, 2) reconstruct high-resolution, multi-proxy records of environmental parameters and reef ecological history, 3) address the cumulative effects of multiple environmental stressors on reef health, 4) correlate the timing of major ecological changes with specific environmental drivers; and 5) investigate the impact of recent anthropogenic activity on reef biodiversity. The ultimate goal of this study is to use systematic past records of high-latitude near-shore coral reef communities to identify ideal environmental settings for coral reefs to develop, to predict the potential role that high-latitude subtropical regions of the South China Sea may play, to assess if and how such high-latitude subtropical regions can be made suitable temperature "refugia" under projected global warming scenarios, and to provide a solid scientific base for future reef conservation policy decisions.

日益加剧的气候变化和人类活动对全球珊瑚礁生态系统已产生严重影响，导致珊瑚白化、死亡、多样性下降及栖息地破坏。但这些事件发生的具体时间还没有准确测定，发生的程度和意义也悬而未决。对过去变化的反演有助于评估珊瑚礁现状，探索珊瑚礁退化与各种压力因子之间的因果关系，为制定针对性管理策略提供科学依据。本项目将创新使用珊瑚礁生态考察和理论模型与高精度铀系定年和地球化学代用指标分析相结合的研究方法，在十年、百年到千年尺度上，重建过去几千年来南海高纬度近岸珊瑚的生长发育史和群落结构演化历史，分析过去生态变化事件与环境驱动因素在时间上的相关性，探讨近期人类活动对珊瑚礁生态系统的具体影响。本研究的宗旨在于通过对该区珊瑚礁过去几千年演化历史的系统研究，预测该海域在未来全球变暖情形中可能扮演的角色，分析该海域能否成为未来珊瑚礁的"温度避难所"，为我国珊瑚礁管理和保护的相关政策法规的制定提供科学依据。

本项目对我国南海北部深圳大鹏半岛海域（包括大亚湾、大鹏湾和三门岛）的高纬度珊瑚群落、海南三亚鹿回头和文昌的造礁珊瑚开展详细的生态学调查和系统采样。在此基础上，挑选出400多个死亡枝状珊瑚和少量滨珊瑚进行高精度U-Th年代测定，建立了南海北部珊瑚礁过去7000年的发育历史，揭示了南海北部珊瑚礁和高纬度亚热带珊瑚群落在千年尺度上呈幕式生长的特征。此外，申请者还将获得的珊瑚生长模式与区域古海洋和古气候的变化特征进行对比，发现了珊瑚阶段性生长和百年-千年尺度下气候变化的耦合关系。已取得的成果包括：..（1）珊瑚生长的繁茂期主要集中于全新世的湿暖时期，即全新世大暖期、中世纪暖期和现代暖期，而珊瑚生长萎缩期出现在区域干冷时期，包括“黑暗时代”冷期和小冰期。..（2）珊瑚生长的停滞与东亚夏季风的突然减弱和东亚冬季风的突然增强相对应，而珊瑚生长的开启正好与东亚季风的反向偏移相关。东亚季风强弱的变化是南海珊瑚生长的主要驱动力，并且冬季冷事件是抑制珊瑚生长的主要因素。..（3）自上个世纪以来（尤其是1960年之后），大鹏半岛的珊瑚群落和鹿回头的珊瑚礁开始快速恢复，暗示现代暖期是全新世以来南海北部珊瑚礁生长的最佳时期之一。如果现代暖期沿着全新世暖期相似的气候特征演化，在21世纪中-晚期全球变暖的背景下，南海北部珊瑚礁区极有可能成为未来珊瑚的“温度避难所”。..（4）人类活动破坏是影响珊瑚生长的主要威胁，造成活珊瑚覆盖率在最近几十年持续下降。如果对南海北部珊瑚礁进行合理的管理和保护，在全球变暖和海平面上升的背景下，鹿回头岸礁还有恢复繁茂生长态势的可能。..该研究结果揭示了南海北部珊瑚中全新世以来的发育史和现代暖期正在恢复的事实，还从百年尺度上评估了珊瑚生态系统的环境压力指标，为制定和改进珊瑚礁管理、保护和修复的相关政策法规提供了科学依据。这方面已经引起当地政府和非政府海洋生态保护组织的高度重视。