冷水珊瑚礁研究进展与评述

相比浅海暖水珊瑚礁,对深海的冷水珊瑚礁研究相对薄弱。近年来随着水下机器人和深潜器技术的进步,国际上兴起了深海珊瑚礁研究热潮。文章综述了:1)冷水石珊瑚的物种多样性及格局分布特征;2)冷水石珊瑚的生长特征及测量方法;3)冷水珊瑚礁的类型、形成机制与演化过程;4)海洋酸化对冷水珊瑚礁的影响;5)冷水石珊瑚对海洋古环境的记录等。最后提出中国南海冷水珊瑚礁研究展望,建议开展探测南海冷水珊瑚礁的分布,监测珊瑚礁区的生态环境,分析冷水石珊瑚群落特征,探讨冷水珊瑚礁对海洋酸化的响应机制,并利用南海冷水石珊瑚重建南海冷水珊瑚礁的发育历史及所记录的古海洋环境等研究工作。

全球海洋酸化及浅水和冷水珊瑚礁化学生存环境的模拟研究

使用UVic地球系统气候模式,在4种CO_2典型浓度路径(RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5)情景下,对1800—2300年海洋环境变化及珊瑚礁周围海水环境进行模拟分析。结果表明,海洋将继续吸收大量碳,从RCP2.6到RCP8.5情景,海表温度将在21世纪末上升1.1~2.8 K,pH值将下降0.14~0.42,[CO_3^(2-)]将减少20%~51%。珊瑚礁周围环境的文石饱和度(Ω)下降迅速。在工业革命前,99%的浅水珊瑚处于Ω>3.5的外环境中,87%的深水珊瑚处于Ω>1的海域。在21世纪末,除了RCP2.6,其他情景下均仅剩不到1%的浅水珊瑚还能被Ω>3.5的水域包围。在RCP8.5情景下,21世纪末全球平均文石饱和线将从工业革命前的1138 m水深提升到308 m水深,使得73%的冷水珊瑚暴露在不饱和水域,而2300年这一比例将超过95%。

保山—腾冲地区的冷水珊瑚Lytvolasma动物群

云南西部保山—腾冲地区中晚石炭世—早二叠世冈瓦纳相地层发育齐全，冰海相沉积物和冷水珊瑚动物分布广泛。其中，冷水珊瑚Ｌｙｔｖｏｌａｓｍａ动物群和冰海相沉积物在西藏的珠峰和申扎地区的同期地层中也很发育，完全可以与本区对比，表明中晚石炭世—早二叠世时期本区与珠穆朗玛峰、申扎地区一样，同属冈瓦纳大陆。本文报道了该区Ｌｙｔｖｏｌａｓｍａ动物群的鉴定成果，计有６科７属１４种，其中７个新种、５个未定种。

冷水珊瑚搅热国际海洋界

每当罗伯特·斯通谈起他在阿拉斯加进行的珊瑚研究时,听者总是一脸茫然.因为人们知道珊瑚生活在暖水区,而阿拉斯加北临北冰洋,一年中大多数时间都是冰天雪地,人家都以为这位来自美国国家海洋与大气管理局(NOAA)Auke海湾实验室的海洋生态学家是在开玩笑.

冷水珊瑚搅热国际海洋界

有关冷水珊瑚的新发现使全球各地的海洋科学家汇集到了一起,通过国际合作来考察这一未知领域,同时尽可能采取措施来缓解海洋捕捞所造成的生态破坏。

2004年世界环境日的一个焦点是冷水珊瑚礁

2004年世界环境目的主题是拯救世界上的海洋，西班牙的巴塞罗那是2004年世界环境日的主办城市，2004年世界环境日的主题“海洋存亡，匹夫有责”反映了环境署在海洋环境和可持续的沿岸生计方面的活动．环境署发布了关于世界上冷水珊瑚礁的研究报告——“冷水珊瑚礁：看不到，但应该想到”，该报告包含了世界各地冷水珊瑚礁的信息，这些珊瑚礁生活在水温4-13℃的地方，通常是在200—1000米的深海，但是，这些珊瑚礁也可能出现在水深40米的浅海或是6300米的深海，冷水珊瑚在40多个国家的领海中都生长的很旺盛，

冷水珊瑚测年与大洋中——深层水碳储库

冷水珊瑚古环境应用研究的首要问题是建立精确的年龄模式。目前常用的珊瑚定年技术包括U/Th,AMS^14C和210Pb测年,其中前两种方法尤为重要。不同冷水珊瑚属种适用不同的定年方法。高镁方解石质的竹节柳珊瑚可用AMS^14C和210Pb测试方法定年。竹节柳珊瑚具有清晰的生长纹层,厘定其年龄模式后,可以成为中—深层大洋环境演变的高分辨率记录载体。文石质石珊瑚同时适用于U/Th和AMS14C测年方法,在古海洋研究中有特殊价值。由于u/Th测年可以提供样品的绝对年龄,因此进一步计算可获得中—深层大洋的碳储库年龄,这为探究轨道和千年时间尺度上大洋—大气碳交换这一重大学术问题提供了可靠资料。冷水珊瑚测年数据发现末次冰消期时,赤道大西洋和南大洋中层水的碳储库年龄在Heinrich Stadial 1事件结束前后突然大幅度减小,很可能表示深部大洋一部分无机碳转移进入了大气圈,或者代表Heinrich Stadial 1事件前后大西洋中层水分别主要受南半球和北半球潜沉水团的影响。

冷水珊瑚氧、碳同位素——古水温重建与钙化机制

冷水珊瑚是开展中—深层海水高分辨率古海洋学研究的理想载体。不同于浅水珊瑚,冷水珊瑚受到生命效应的强烈影响,其δ18O亏损4‰~6‰,δ13C亏损约10‰,因此利用冷水珊瑚氧、碳同位素恢复古水温时需要校正。综述了利用冷水珊瑚氧、碳同位素重建中—深层海水古温度的原理和方法,以及现有的3种冷水珊瑚钙化模型及优缺点。提出需要进行进一步的微区分析及针对性实验来阐明冷水珊瑚的钙化过程。

北大西洋大型常见冷水柳珊瑚潜在分布建模

Paragorgia arborea及Primnoa resedaeformis是北大西洋最常见的两类大型冷水柳珊瑚,该两种柳珊瑚显著增加了底栖环境的生境复杂度。其分布信息对资源管理及保护极其重要,但难以获取。本文基于随机森林模型及最大熵模型预测其在北大西洋Traena区域的潜在分布。预测精度评价表明随机森林模型较最大熵模型具有更好的预测性能。平均曲率(90 m尺度)是随机森林模型预测两种柳珊瑚分布的主导因子,表明其与两种柳珊瑚的分布具有较强生态相关性。预测结果显示两种柳珊瑚趋向于分布在珊瑚礁体上。本预测成果可为该区域冷水珊瑚保护提供决策辅助信息。模型对比研究可为大型底栖动物分布建模的模型选择提供依据。

南海北部冷泉区深水珊瑚的发现及其特征

冷水珊瑚也称为深水珊瑚,在生物多样性、生态资源和科研价值等方面具有重要意义。文章对采自南海北部冷泉区的冷水珊瑚骨骼碎屑进行测定,鉴定出冷水珊瑚2个种(Crispatotrochus sp.1和Crispatotrochus sp.2),以及4个属[Balanophyllia(Balanophyllia)、Balanophyllia(Eupsammia)、Lochmaeotrochus和Enallopsammia]。测定的冷水珊瑚的δ^(13)C为–7.36‰~–1.15‰,δ^(18)O为–1.38‰~3.67‰,与全球冷水珊瑚碳氧同位素组成相似,但明显不同于南海暖水珊瑚、冷泉碳酸盐岩及低温热液成因碳酸盐岩的碳氧同位素组成。

新生代深海冷水碳酸盐泥丘成因及IODP 307航次初步研究结果

记述了新生代深海冷水碳酸盐泥丘近期的9个重要研究事件;总结了冷水泥丘具有全球海洋(大陆斜坡为主)分布、形态各异、冷水枝状珊瑚构筑泥丘的特点;介绍了冷水泥丘形成的(地质流体渗流和微生物作用)内因及(海底牵引底流作用)外因两种主要观点。对2005年IODP 307航次实施的北大西洋Porcupine Seabight冷水泥丘大洋钻探工作初步成果进行了编译,公布了中国科学家在碳氧同位素方面的初步实验结果。实验结果显示上新世中期以来的2 Ma里冷水碳酸盐泥丘启动和发育过程中存在2次碳氧同位素偏移事件(I和II),碳氧同位素偏移事件I与泥丘的启动相呼应,暗示北大西洋古海洋气候发生巨大变化,可能与北极冰盖极盛有关。

鳞侧尖柳珊瑚Paracis squamata(Nutting,1910)(八放珊瑚亚纲:丛柳珊瑚科)的形态学和系统发育研究

2014年自雅浦海沟附近的一座海山通过水下无人遥控潜水器获得3株八放珊瑚样本,通过对其珊瑚虫和骨片观察,并结合线粒体错配修复蛋白基因(mtMutS)的测序分析,进行了分类学和系统发育研究。结果显示,3株八放珊瑚均为鳞侧尖柳珊瑚Paracis squamata(Nutting,1910)。该物种主要特征为具有鳞片状的萼部骨片和无规则板状的共肉组织外层骨片。在基于mtMutS基因构建的系统发育树中,鳞侧尖柳珊瑚与侧尖柳珊瑚未定种(Paracis sp.)以高置信度聚在一起,侧尖柳珊瑚属(Paracis)和鳞尖柳珊瑚属(Lepidomuricea)以高支持率形成姐妹枝。本文对鳞侧尖柳珊瑚的形态学特征进行了全面研究,首次描述了共肉组织内层骨片的特征,揭示侧尖柳珊瑚属与鳞尖柳珊瑚属具有较近的亲缘关系。

冷水柳珊瑚骨骼化石重建的早全新世南海中层水十年际变化

冷水珊瑚可以提供其生长期内周围环境变化的信息,有望填补中-深层海洋高分辨率重建材料的空缺。本文利用“深海勇士”号载人深潜器在甘泉海台西南角海山上(16.55°W,110.89°E;水深1119.3m)采集的柳珊瑚样品(SY185-9)开展探索性研究,检验冷水珊瑚高分辨率古环境重建的应用价值。X射线衍射(XRD)分析结果表明SY185-9的矿物成分主要为镁方解石(Mg_(0.06)Ca_(0.94)CO_(3));骨骼横切面的14C测年结果显示SY185-9生长于早全新世,时间跨度为9621±135~8922±114a B.P.;利用环境扫描电子显微镜结合能谱仪和电子探针,分析SY185-9骨骼横切面的元素组成和变化,其中Mg/Ca比值指示了SY185-9生长时期平均海水温度为4.7±0.9℃,较现代相同位置处的平均海水温度高约0.9℃,可能反映早全新世南海中层水温度较现代略高的特征,但也需注意冷水珊瑚Mg/Ca温度计算公式的区域适用性和珊瑚生命效应问题;Mg/Ca记录的频谱分析结果揭示显著的十年-百年际尺度波动,可能反映中层水温度的自然变率,或因局地海山地形而造成的中层海水与海表气候之间的密切联系。

六、海水变酸已成海洋生物致命伤

【路透社哥本哈根12月10日电】科学家们今天说，全球的海洋每年吸收大约1／4由人类排放的二氧化碳，这使得海水酸度变得太高，以至于可以开始溶解一些冷水珊瑚。

德新型海底观测站可实现大面积长时间观测

由德国亥姆霍兹海洋研究中心（GEOMAR）研发的“模块化多学科海底观测站”（MoLab）于26日首次投入使用，将在未来4个月内对挪威北部的冷水珊瑚进行大面积科学观测和研究。

南海深水海山上的新发现

在国家自然科学基金委重大研究计划"南海深部计划"指导下,于2013-2019年期间,分别运用载人或遥控深潜器,针对南海深海盆中的部分海山开展了4个科学探测航次,在南海首次发现了大面积的高丰度铁锰结核分布区、"南溟"古热液区和惊人的冷水珊瑚生态林。这些发现不仅为深入认识南海不同时空尺度演化的复杂过程及相互作用开辟了新的研究领域,还探索实践了中国海洋高新技术发展与前沿基础科学研究紧密结合并相互促进的高效创新研究模式。