中全新世和中世纪不同高温时段西沙群岛珊瑚生长及其与海温关系研究

Coral reef in the South China Sea is not only a special bio- geomorphological type in the tropical ocean of China, but also an ocean ecological system with high biodiversity and high resource productivity. Under the background of global climate warming, the future of coral reef in the South China Sea should be conducted in the full attention. In order to predict the futural trend of coral reef in the South China Sea, considering there was warmer climate in the Holocene than present, it is particularly import to realize histories of coral growth in the past warmer periods of the Holocene. Since it is difficult to collect enough coral samples, at present there is short of systematic researches on seawater temeprature reconstruction and coral growth record during the Holocene. Coral skeletal samples which this program group have accumulated and will collecte from the Xisha Islands covered the important periods of warm climate during the mid-Holocene and Medieval Age. Therefore, this program will plan to analyze and integrate coral skeletal calcification rate of multi-samples to construct a statistically significant and representative pattern of coral growth in the Xisha Islands；and this program will plan to reconstruct high resolution seawater temperature to reveal the different high temperature periods of the mid-Holocene and Medieval Age and the situation of the high seawater temperature; and discuss the relation between coral growth and seawater temperature; and will at last answer whether coral growth in the Xisha Island had been influenced by high seawater temperature change and the influence degree during the warmer periods of the mid-Holocene and Medival age. The results will present an important scientific basis for futural prediction of coral reef in the South China Sea.

南海珊瑚礁不仅是我国热带海洋特有的生物地貌类型，也是具有高生物多样性和高资源生产力的海洋生态系统。在现代全球气候变暖背景下，南海珊瑚礁未来的命运值得我们关注。考虑到全新世存在比现代更温暖的时段，因此要预测南海珊瑚礁未来的发展，认识全新世高温时段的珊瑚生长历史显得尤为重要。但由于样品采集困难，目前国内外都还无法全面开展全新世海温重建和珊瑚生长记录的研究。本项目组已积累和拟采集的西沙群岛珊瑚样品可覆盖中全新世和中世纪两个不同时间尺度气候暖期的重要时段。因此，项目计划开展多样品的珊瑚骨骼钙化率分析和集成，构建具有统计意义和代表性的西沙群岛珊瑚生长变化模式，并开展高分辨率的海温重建，揭示中全新世和中世纪的不同高温时段及其高海温状况；深入探讨不同高温时段珊瑚生长与海温的关系，最终回答中全新世和中世纪不同高温时段西沙群岛珊瑚生长是否受高海温的影响及其影响程度，为预测南海珊瑚礁未来发展提供重要科学依据。

珊瑚礁是热带海洋重要的生态系统和特有的生物地貌类型，在全球气候变暖背景下，珊瑚礁未来的发展被国际广泛关注，海温持续升高是否对珊瑚生长和珊瑚礁发育造成严重影响甚至毁灭性破坏，这是学术界研究争论的热点。南海珊瑚礁广泛分布，是维护我国国土安全和海洋权益的重要基石，海洋持续升温对南海珊瑚礁未来命运的影响值得我们关注。本项目研究采集了南海北部、中部和南部多个珊瑚礁区珊瑚岩芯样品，通过年龄测定选取了现代、近150年以来、罗马暖期和中晚全新世等不同时段珊瑚样品进行珊瑚生长率、地化指标（Sr/C、δ18O）的实验测试分析，构建了不同时段珊瑚生长率序列和重建海温变化序列，来揭示现代暖期、罗马暖期和中全新世暖期等多个时段南海珊瑚骨骼生长的变化特点以及与海温的响应关系。研究结果发现，南海现代珊瑚骨骼密度生长带的季节特征存在地域差异，总体上珊瑚骨骼生长密度季节变化主要受海温和太阳辐射的影响，存在非线性的响应关系。近150年以来南海珊瑚骨骼生长整体上呈非线性变化趋势，约上世纪80~90年代珊瑚生长达到最大，百年上升幅度约为8.5%；90年代以来珊瑚生长约有4.4%的降低，珊瑚生长与海温呈现非线性的响应关系，由正相关向负相关转变的海温阈值约为27.7℃，表明海温的持续升高对珊瑚生长造成负面影响。罗马暖期和中全新世暖期高温时段的珊瑚骨骼生长平均分别低于现代珊瑚生长约20%和12%，海温的重建也表明这两个暖期高温时段的海温分别低于现代海温约0.7℃和0.4℃。以上研究的罗马暖期和中全新世暖期不同高温时段珊瑚生长并未受到海温升高的负面影响，但现代暖期的升温明显导致珊瑚生长的减缓，未来持续的升温将可能制约南海珊瑚的生长。本项目研究在国内首次认识了南海不同气候暖期时段的珊瑚生长状况，并揭示了珊瑚生长与海温的响应关系，为深入探讨和预测未来南海珊瑚生长和珊瑚礁发展提供了重要科学依据，也为开展我国低纬地区高分辨率百年和千年尺度的气候重建和气候驱动研究提供了重要科学基础。