全新世南海珊瑚礁白化的频率与恢复周期

珊瑚礁是重要的海洋生态资源，但近20多年来出现的珊瑚礁白化导致了全球珊瑚礁生态系统严重退化，对现代海洋环境和资源构成了巨大威胁，目前人类对这一现象及其历史的认识还非常有限。本项目拟：1)通过实验培养和野外采集获得现代不同环境下白化的珊瑚样品; 2)通过对现代白化的珊瑚骨骼结构和化学特征的研究, 建立不同环境变化导致珊瑚礁白化的判别指标; 3)将这些指标运用到历史时期死亡面保存完好的珊瑚骨骼之中，判断不同时期珊瑚礁白化的原因和频率；4)通过对保存在珊瑚岩芯间断面上面和下面的骨骼开展高精度定年，确定珊瑚白化后恢复的周期; 5)通过珊瑚骨骼高分辨率的气候重建，分析历史时期珊瑚礁白化和恢复的气候背景。最终揭示历史上不同时期、不同气候状况下珊瑚礁白化的频率和白化后恢复的规律，为现代全球变暖背景下珊瑚礁生态系统的演化前景、珊瑚礁的保护-管理和资源可持续利用提供科学依据。本研究已具备所有实验条件和样品。

综合研究全新世南海珊瑚礁白化的频率与恢复周期. (1)生态监测结果表明, 南海珊瑚礁总体处于退化之中, 主要表现为活珊瑚覆盖度的大幅度下降和珊瑚共生虫黄藻密度的降低, 并导致珊瑚钙化率和珊瑚礁碳酸钙生产力的下降, 这一现象是由全球气候变暖和人类活动的双重影响所致. (2)实验培养和现场观测的结果表明, 在温度(高温, 低温)胁迫下，枝状珊瑚对高温的耐受性最低，最先白化死亡，叶片状和块状的珊瑚对高温的耐受性较强，这种差异和珊瑚共生体虫黄藻密度密切相关; 相对高纬度的大亚湾珊瑚即以块状为主，2008年初近50年来罕见的极端低温事件对其没有受到明显影响, 因此，块状珊瑚的死亡即指示着极端环境事件. (3) 作为高分辨率环境记录的载体, 南海珊瑚礁清楚地记录了全新世温度历史和气候突变事件、千年尺度的El Nino活动强弱变化、千年-百年尺度的海平面波动、周期性的强风暴活动、以及东亚季风、海水酸度和污染状况等, 7500年来南海至少出现过2个El Nino活动偏弱、东亚夏季风偏强的时期, 即7.2 -5.6和3.5-2.5 Cal ka BP, 但其间为El Nino活动强的时期。虽然曾经多次出现过高温、酸化和强El Nino的时期, 但历史上高海平面和高温期都是南海珊瑚礁快速发育的时期. (4)珊瑚礁对全新世环境变化的响应方面, 建立了近200年来的珊瑚礁白化序列，该序列显示自1860年以来珊瑚礁白化即在南沙群岛大量出现，自1930年南海及全球进入现代暖期以来，南沙群岛珊瑚礁白化呈现明显增加的趋势，近200年来可分为6个严重的珊瑚礁白化时期, 珊瑚礁白化不是现代全球变暖而新出现的生态现象. 中全新世高温期珊瑚白化死亡后在约10-20年的时间内可以恢复，但它们的死亡不是高温所致, 表明中全新世时珊瑚对高温有很强的适应性。中全新世高温期曾经周期性地发生低温气候事件导致的珊瑚冷白化, 冷白化后珊瑚礁的恢复期一般为20～30年. (5)全球变暖背景下,一方面相对高纬度海域将成为珊瑚幸存的避难所, 另一方面珊瑚很可能通过调节自身的抵抗力来适应未来的环境变化. 这些研究有助于正确认识气候环境的变化过程和珊瑚礁生态系统对环境变化的响应规律. 在本项目资助下共发表论文86篇，参加学术会议18种56人次，培养研究生17人，其中博士7人。