近日，中國科學院南海海洋研究所“陳清潮逐夢深藍突擊隊”譚燁輝研究員團隊歸納總結了珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)聚集吸收外部營養(yǎng)、保持并循環(huán)利用內部營養(yǎng)、高效輸出有機碳的生態(tài)功能，提出“珊瑚礁生態(tài)泵”（Coral reef ecological pump）概念；指出就像水支持沙漠中的綠洲一樣，貧瘠熱帶海洋中的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)具有多途徑補給和高效循環(huán)營養(yǎng)物質的功能，以及可觀的有機質輸入與輸出。
色彩斑斕的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)常常吸引公眾的目光。然而，珊瑚礁的“繁榮”往往與周圍水體的極度“貧瘠”形成鮮明的對比，被譽為“海洋沙漠中的綠洲”，這讓科學家們著迷不已。1832年至1836年達爾文搭乘“貝格爾”號環(huán)球考察，驚嘆于此，提出了著名的“達爾文悖論”：為什么欣欣向榮的珊瑚礁能夠在“貧瘠”的熱帶海洋中繁榮昌盛？為揭示其中謎團，全球科學家從不同角度進行了大量研究。
自上個世紀60年代初開始，中國科學院南海海洋研究所老一輩科學家對南海北部沿岸至西、中沙群島的珊瑚種類，珊瑚礁生物群落、生態(tài)系統(tǒng)結構及珊瑚礁的形成演化與環(huán)境記錄等開展了系統(tǒng)研究，積累了大量資料和成果。80年代拓展至南沙群島綜合科學考察研究，發(fā)現(xiàn)了珊瑚礁水體高基礎生產的現(xiàn)象，這同步甚至早于世界同行公開發(fā)表的同類發(fā)現(xiàn)。事實上，水體高生產力與通常所認識的珊瑚礁高生產力不同。后者一般指底棲生物群落所支持的高生產力，而前者則主要由浮游植物貢獻。水體是珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)與外部環(huán)境交換物質和能量的主要媒介，但一直以來并未獲得足夠的重視。
從發(fā)現(xiàn)珊瑚礁水體高生產力現(xiàn)象開始，南海海洋所的科學家就一直在研究思索這一現(xiàn)象背后所蘊含的作用機制。黃良民研究員在進行南沙群島生物生產力研究中，發(fā)現(xiàn)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)具有高效利用營養(yǎng)鹽和高光合效率特征，從而提出了“珊瑚礁高效營養(yǎng)生態(tài)泵”概念；2001年又明確提出結合珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)循環(huán)規(guī)律與生物生產過程，深入開展高效營養(yǎng)生態(tài)泵機制研究的具體內容和路徑，以期獲取充足的實測數(shù)據資料，支持對高效營養(yǎng)生態(tài)泵機制的理論詳釋。在延續(xù)南海海洋所以往研究的基礎上，研究團隊從珊瑚礁水體的高生產力機制不斷拓展，從生態(tài)系統(tǒng)層面審視珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)能量和物質的收支過程；多年來不斷總結有關外部營養(yǎng)和有機質輸入以及珊瑚礁及其周邊水體高生產力的最新研究成果，在“珊瑚礁高效營養(yǎng)生態(tài)泵”的基礎上，提出了“珊瑚礁生態(tài)泵”的概念。
新概念闡釋了外部營養(yǎng)和有機質可通過多種途徑輸入聚集到珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)，珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)高效保持和循環(huán)利用營養(yǎng)物質，除了支持本地底棲生物群落高生產力外，還可以輻射支持周圍水體浮游生物群落形成較高的生產力和生物量，使之成為有機碳向深海輸出的潛在熱點區(qū)域。本研究還重點闡釋了有機質輸入對珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)碳收支平衡和高效碳輸出功能的重要性，為解答“達爾文悖論”提供了有力證據。
珊瑚礁生態(tài)泵概念為認識珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)功能及其維持機制提供了新的理論框架。研究團隊提出了有關珊瑚礁生態(tài)泵研究的未來優(yōu)先方向，指出珊瑚礁及其周圍海域組成相互聯(lián)系的景觀，應從景觀水平探討評估珊瑚礁系統(tǒng)碳輸出能力及其碳源/匯角色，為進一步深入研究珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)在變化海洋中的穩(wěn)定維持機制、生態(tài)服務功能及其在海洋碳循環(huán)中的作用提供重要科學依據。
相關研究成果于2023年6月26日在線發(fā)表，將以封面論文形式在《海洋學報（英文版）》第42卷第6期上出版。譚燁輝研究員和黃良民研究員為通訊作者。相關研究工作得到了國家自然科學基金項目、國家科技基礎專項項目、中國科學院南海海洋研究所自主部署項目等的資助。
相關論文信息：Zhou Linbin, Tan Yehui, Huang Liangmin. 2023. Coral reef ecological pump for gathering and retaining nutrients and exporting carbon: a review and perspectives. Acta Oceanologica Sinica, 42(6): 1–15, doi: 10.1007/s13131-022-2130-1
圖1. 珊瑚礁生態(tài)泵聚集保持營養(yǎng)、輸出碳示意圖
圖2 期刊封面
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