西沙珊瑚环礁造礁珊瑚群落动态和微生物碳酸盐沉积研究

运用碳酸盐沉积地球化学、地质微生物学和海洋生态学研究方法对西沙全新世典型珊瑚环礁礁坪环境中的微生物碳酸盐沉积进行调查和研究，分析微生物碳酸盐沉积的生物和化学组成，了解其时空分布和形成条件，判别其与海平面上升相关的珊瑚礁淹没、养分富集、碳酸盐生产率、碱度、陆源物质和淡水注入等环境变化的关系，评估这些变化因素对礁生物组成和珊瑚礁增长的影响；对造礁珊瑚群落种群结构、分布、珊瑚丛体大小进行定量和连续的调查、监测和统计，检视礁坪不同地点造礁珊瑚群落的时空变化，并且确定造礁珊瑚群落骨骼沉积与微生物碳酸盐发育之间的时间和空间关系。研究成果对评价微生物岩作为海水地球化学特征代用指标和作为环境档案的潜力，对勾画礁坪环境造礁珊瑚群落动态变化趋势从而了解珊瑚礁的增长和衰减过程，对认识西沙全新世以来气候和环境变化与全球变化的响应，对珊瑚礁自然生态保护、维持海洋生物多样性和海洋生物资源可持续利用都具有重要的的意义。

使用线截取断面和潜水装备对西沙永兴岛珊瑚礁的群落动态、微生物碳酸盐沉积、礁坪前缘（礁脊和礁前）沉积特征进行了大量的水下观察、测量和研究。此外，对永兴岛北部海域七连屿的海滩岩进行了详细测量、采样和研究。调查和研究发现，西沙群岛珊瑚礁的礁坪环境的珊瑚生物已大量死亡，与之相伴的是宏藻类、海草和蓝细菌在礁坪区的广泛发育，微生物和与微生物活动有关的碳酸盐沉积也见于珊瑚礁区，活体珊瑚生物主要生长在礁坪前缘、礁脊和礁前位置，但也处在急剧衰减中。西沙永兴岛东南珊瑚礁坪从岸向海可以分为沙滩、礁坪内带、礁坪外带、礁坪前缘、礁脊、礁前和礁前斜坡，可以划分为四个沉积相带：礁前和礁前斜坡、礁脊、礁坪和海岸带。沉积物以礁相碳酸盐沉积为特征，可分为珊瑚骨架沉积、珊瑚碎块沉积和生物碎屑沉积三种类型。随着礁坪带环境恶化和水质趋差，珊瑚生物的群落动态变化表现出以宏藻类和多孔螅为主的生物群落逐渐占领礁坪，而以珊瑚为主的生物群落则主要分布于礁坪前缘和礁脊水质良好、水循环畅通和水能量适合的地方。礁坪前缘(礁脊)覆盖率的统计表明，浪花鹿角珊瑚(Acropora cytherea)的覆盖率达28%以上，是绝对的优势种，并且以抗浪的生态类型为主。永兴岛的东南礁坪前缘(礁脊和礁前)和西北连接石岛的礁坪前缘的沉积特征明显不同，前者以不连续的潮道和礁前各种形状和不同水深的礁塘为特征，而后者则以典型的突起脊- 槽沟(spur-and-groove)系统为特征,这可能与永兴岛礁盘不同方向的礁前斜坡坡度、迎风和背风位置、季风的影响以及珊瑚礁生长的基底特征有关。研究显示，绒毛状生长的微生物通常发育在内礁坪或礁坪前缘和礁脊的礁塘中，这两种生境通常具有相对封闭、水流不畅、藻类广泛发育的特征。礁塘中绒毛状微生物通常生长在死亡的枝状珊瑚上，礁坪中的绒毛状微生物则多发育在块状复体珊瑚的顶端。藻类的普遍发育指示了一种富养海水环境，礁坪上珊瑚表面发育的微生物也指示海水富养和水质恶化的情况。研究首次报道了发生于永兴岛北部礁坪的蓝细菌致病菌群诱发黑带病的实例，认为珊瑚黑带病的蔓延才最有可能导致永兴岛周边海域珊瑚礁的迅速衰退, 产生黑带病的诱因与人类的过度干扰导致局部珊瑚礁生长区水体富营养化有关。七连屿的海滩岩的岩石学和地球化学分析和研究表明海滩岩在岛礁海岸动力学、海平面变化、风暴潮、碳酸盐岩早期胶结作用和微生物成岩作用研究方面具有重要意义。