珊瑚微环境的碳循环及其生物模型的建立

The severe environmental changes are impacting the ecosystem of coral and its symbionts.In the present study, we plan to examine the oxygen and cabon cycle in the coral tissue and coelenteron, using microsensor and radiolabling techniques.Also, the coral photosyntheis and respiraiton will be studied, so that we can understand how coral symbionts regulte carbonate systems in coral. In addition, we plan to study the responses of coral to enhanced CO2, temperature and nutrients, to predict how future changes of climate and enviroments influence coral and its symbionts.A model will be devoloped to quantify the effects of coral symbionts on coral carbon cycle.

日益严重的环境变化正在改变珊瑚及其共附生微生物的生理状况，并进一步影响珊瑚的钙化生长和碳循环。本项目将选取人类影响不同的礁珊瑚作为研究对象，用无创伤微电极、生物培养和放射性同位素标记等方法，检测珊瑚微环境中的氧气和碳循环，研究珊瑚钙化生长和共（附）生微生物（包括微藻和细菌）的光合和呼吸作用。同时，分析共生微生物对珊瑚体内微观环境的pH，氧气、无机碳酸盐体系和钙离子的调节机制。另外，通过改变原位环境（如：增加二氧化碳, 温度和营养盐等），检测微生物和珊瑚碳循环的响应，预测未来气候环境变化如何影响珊瑚的钙化生长及其共生微生物的碳循环。同时，建立生物模型来定量研究不同的环境条件下，微生物活动对珊瑚钙化和碳循环的调节作用。我国大多数珊瑚研究比较注重宏观生态调查，然而缺少对珊瑚的微观生理生态变化的研究。本项目将为海洋气候环境、碳循环、微生物和珊瑚微环境研究搭建桥梁，为我国珊瑚生态管理提供科学依据。

本项目选取珊瑚及其组成的珊瑚礁生态系统作为研究对象，用无创伤微电极研究珊瑚钙化生长中的钙离子和H+离子。同时，利用模型分析了共生微生物对珊瑚体内微观环境的pH，无机碳酸盐体系和钙离子的调节机制。另外，模拟了海洋酸化、暖化和有机物富营养化对珊瑚碳循环的影响，预测未来气候环境变化如何影响珊瑚的钙化生长及其共生微生物的碳循环。我国大多数珊瑚研究比较注重宏观生态调查，然而缺少对珊瑚的微观生理生态变化的研究。 我们发现珊瑚腔体微表层的H+离子高于海水表面的10倍，这解释了珊瑚共肉层的骨骼隆起，而腔体底部的骨骼凹进去。另外，我们的模型揭示了腔体更深的珊瑚酸性离子不容易扩散出去，因此对酸化更敏感。我比较了八种珊瑚的钙化速率，发现三亚由于环境压力，和全球其他地区相比三亚鹿回头的珊瑚钙化速率非常低。本项目将为海洋气候环境、碳循环、微生物和珊瑚微环境研究搭建桥梁，为我国珊瑚生态管理提供科学依据。