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如今，全球的熱帶珊瑚礁正面臨著嚴(yán)重的衰退。根據(jù)預(yù)測(cè)，到2100年，全球珊瑚覆蓋率可能會(huì)下降40%。在加勒比海，鹿角珊瑚（Acropora palmata）自上世紀(jì)50年代以來減少了80%以上，這種珊瑚已經(jīng)被列為瀕危物種。鹿角珊瑚曾是加勒比珊瑚礁的重要組成部分，它的復(fù)雜枝狀形態(tài)為許多海洋物種提供了棲息地和結(jié)構(gòu)支撐。然而，隨著鹿角珊瑚數(shù)量的減少，珊瑚礁的生態(tài)結(jié)構(gòu)也受到了很大影響，導(dǎo)致一些其他物種如海綿和大型藻類取而代之。“海潮天下”（Marine Biodiversity）小編注意到，為了應(yīng)對(duì)珊瑚的衰退，科學(xué)家們?cè)谟蒙汉餍迯?fù)項(xiàng)目嘗試恢復(fù)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)。其中，珊瑚移植是一項(xiàng)常見的修復(fù)方法。邁阿密大學(xué)海洋、大氣與地球科學(xué)羅斯特爾學(xué)院與美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）合作研究所的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一個(gè)研究，發(fā)表在《自然·地球與環(huán)境》期刊上，他們的研究重點(diǎn)是如何提高鹿角珊瑚的修復(fù)成功率，并揭示了棲息地、珊瑚基因和微生物群落之間的復(fù)雜關(guān)系。鹿角珊瑚是佛羅里達(dá)州和加勒比海地區(qū)的關(guān)鍵珊瑚物種，它們不僅為珊瑚礁提供了結(jié)構(gòu)支撐，還為許多海洋生物提供了棲息地。遺憾的是，鹿角珊瑚的數(shù)量近年來急劇下降，尤其是由于氣候變化帶來的海洋熱浪。2023年，佛羅里達(dá)的海洋熱浪就讓珊瑚礁中的75%的恢復(fù)性鹿角珊瑚種群消失了。這一變化對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，也意味著一些非建礁物種，如海綿和大型藻類，開始取代珊瑚。

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柵列鹿角珊瑚（Acropora palifera)的標(biāo)本。這是鹿角珊瑚科鹿角珊瑚屬的一種動(dòng)物。由Lamarck在1816年為其命名。?Linda Wong攝于國家動(dòng)物博物館 | 海潮天下

研究地點(diǎn)位于美國佛羅里達(dá)州上佛羅里達(dá)群島。圖a：一張展示南佛羅里達(dá)地圖的圖，其中三個(gè)采樣的珊瑚礁（Carysfort Reef [CF]、North Dry Rocks [NDR] 和 Pickles Reef [PR]）用白色圓圈標(biāo)出。地圖顯示了2003至2023年間海表溫度（SST）的變化情況。白色的水深等高線分別代表5米、30米、100米和200米等深線。圖b：一張代表性的照片，展示了單一基因型的鹿角珊瑚（Acropora palmata），該基因型的一簇珊瑚上標(biāo)有編號(hào)或字母，以便在整個(gè)研究過程中識(shí)別相同的珊瑚群體。簇群旁邊的標(biāo)尺為厘米單位。圖c：采樣方案示意圖。時(shí)間軸表示四個(gè)采樣時(shí)間點(diǎn)，采樣日期按季節(jié)分色：2月至3月以及11月為較涼爽的旱季（深藍(lán)色文字），6月至7月以及9月為較溫暖的雨季（紅色文字）。藍(lán)色矩形表示從鳥瞰視角看出的移植樣帶。圓圈代表樣帶內(nèi)的單個(gè)簇群。用藍(lán)色標(biāo)記的簇群代表已移植但未在本研究中分析的基因型，可能代表不同的基因型。藍(lán)色標(biāo)簽代表為重復(fù)采樣而選擇的三個(gè)珊瑚片段，白色標(biāo)簽則標(biāo)示了簇群內(nèi)未被采樣的珊瑚片段。標(biāo)記中的“n?=”表示僅使用經(jīng)質(zhì)量控制后的組織樣本進(jìn)行微生物組分析。圖源：Rosales, Stephanie M., et al.

為了獲得這些結(jié)論，研究團(tuán)隊(duì)在2019年對(duì)佛羅里達(dá)上部群島的三個(gè)珊瑚礁進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，記錄了不同基因型的珊瑚在各種環(huán)境條件下的生存情況?？茖W(xué)家們分析了這些數(shù)據(jù)，揭示了環(huán)境和微生物如何影響珊瑚的恢復(fù)。

【研究方法】這項(xiàng)研究中，選取了佛羅里達(dá)群島三個(gè)珊瑚修復(fù)的站點(diǎn)，分別是Carysfort礁、North Dry Rocks礁和Pickles礁，這些地點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，能夠覆蓋不同的生態(tài)環(huán)境。該研究團(tuán)隊(duì)從2018年起，選擇了四種不同的Acropora palmata珊瑚基因型進(jìn)行移植，追蹤這些基因型在不同環(huán)境中的生存情況。特別的是，研究團(tuán)隊(duì)為每個(gè)珊瑚碎片配備了一個(gè)獨(dú)特的標(biāo)識(shí)符，并且使用了耳標(biāo)（cow-tag）進(jìn)行標(biāo)記，確保了后期能精準(zhǔn)跟蹤每一個(gè)珊瑚碎片。在研究過程中，團(tuán)隊(duì)不僅定期測(cè)量每個(gè)珊瑚基因型的存活率，還詳細(xì)記錄了周圍的環(huán)境數(shù)據(jù)，包括海面溫度、葉綠素濃度和水中的營養(yǎng)物質(zhì)。為了避免潮汐波動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)的影響，他們使用潛水計(jì)算機(jī)在固定時(shí)間內(nèi)獲取深度數(shù)據(jù)，這樣做確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。此外，研究還結(jié)合了衛(wèi)星監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步分析了珊瑚生長與環(huán)境條件之間的關(guān)系。另一個(gè)亮點(diǎn)是這項(xiàng)研究特別重視微生物群落的分析。研究團(tuán)隊(duì)從珊瑚樣本中提取DNA，并進(jìn)行高通量測(cè)序，揭示了不同珊瑚基因型與微生物群落之間的聯(lián)系。這樣的分析可以幫助我們更好地理解，微生物群落如何在珊瑚健康中發(fā)揮作用，進(jìn)而指導(dǎo)珊瑚修復(fù)的策略。他們用這種跨學(xué)科的方法探討了珊瑚的生存問題，還解讀了關(guān)于微生物多樣性的關(guān)系。研究團(tuán)隊(duì)使用了多種統(tǒng)計(jì)方法，如Cox比例風(fēng)險(xiǎn)模型、主成分分析（PCA）等，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析。這些方法幫助研究人員深入挖掘珊瑚存活與環(huán)境因素、微生物群落之間的復(fù)雜關(guān)系，以便能得出更加可靠的結(jié)論。

那么，如何幫助這些珊瑚重新恢復(fù)生機(jī)呢？研究人員通過這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，鹿角珊瑚的種植應(yīng)該優(yōu)先選擇淺水區(qū)，這些地方的水流較快、營養(yǎng)較少，更有利于促進(jìn)珊瑚周圍微生物群落的健康發(fā)展。簡而言之，選擇正確的環(huán)境對(duì)珊瑚的生長至關(guān)重要。除了環(huán)境的選擇，研究還指出，珊瑚棲息地的細(xì)微差異也會(huì)影響它們的生存率。比如，水流較快和水深較淺的地方，鹿角珊瑚的生存率通常更高。同時(shí)，某些特定的細(xì)菌與珊瑚的健康密切相關(guān)。研究還發(fā)現(xiàn)，過高的硝酸鹽、亞硝酸鹽和水溫，特別是在夏季，會(huì)對(duì)珊瑚的微生物群落產(chǎn)生負(fù)面影響，進(jìn)而威脅珊瑚的生長。

該研究的首席作者Stephanie Rosales表示：“理解珊瑚基因和周圍環(huán)境如何共同作用，能幫助我們?cè)谌蚍秶鷥?nèi)更好地保護(hù)珊瑚?！?/p>

珊瑚礁是地球上最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，它們?yōu)榇蠹s25%的海洋物種提供棲息地，并且在保護(hù)海岸、促進(jìn)漁業(yè)和推動(dòng)旅游經(jīng)濟(jì)方面發(fā)揮著巨大作用。但是，由于氣候變化、海洋酸化、污染等多重因素，珊瑚礁正面臨著嚴(yán)峻的威脅?；謴?fù)鹿角珊瑚等物種，有助于緩解這些壓力，保護(hù)這些珍貴的生態(tài)系統(tǒng)。

圖源：Rosales, Stephanie M., et al.

Rosales還指出：“地方政府、環(huán)保組織和沿海管理者可以根據(jù)這項(xiàng)研究的成果，決定在恢復(fù)項(xiàng)目中應(yīng)該關(guān)注哪些區(qū)域，并采取更有針對(duì)性的保護(hù)措施?！彼a(bǔ)充道，盡管這項(xiàng)研究是在佛羅里達(dá)群島沒有發(fā)生大規(guī)模白化的年份進(jìn)行的，但如何在極端溫度壓力下，細(xì)菌與環(huán)境因素（如水流和水深）之間的相互作用對(duì)珊瑚的生存產(chǎn)生影響，仍是未來研究的一個(gè)重要課題。

在美國的佛羅里達(dá)群島國家海洋保護(hù)區(qū)，一株已白化的珊瑚礁上的大旋鰓蟲（Spirobranchus giganteus）。攝于佛羅里達(dá)礁島群基拉戈礁的法國礁。攝影：Matt Kieffer（2014）（CC BY-SA 2.0）

閱讀原研究全文

感興趣的海潮天下（Marine Biodiversity）讀者可以參看全文：

Stephanie M. Rosales, Benjamin D. Young, Allan J. Bright, Enrique Montes, Jia-Zhong Zhang, Nikki Traylor-Knowles, Dana E. Williams. Reef site and habitat influence effectiveness of Acropora palmata restoration and its microbiome in the Florida Keys. Communications Earth & Environment, 2024; 5 (1) DOI: 10.1038/s43247-024-01816-7

（注：本文僅代表資訊或者作者個(gè)人觀點(diǎn)。不代表平臺(tái)觀點(diǎn)。歡迎留言、討論。）

資訊源 | ScienceDaily, communications earth & environment文 | 王海詩

編輯 | 海潮君

【參考資料】

https://dx.doi.org/10.1038/s43247-024-01816-7University of Miami Rosenstiel School of Marine, Atmospheric, and Earth Science. "Study highlights key factors for successful restoration of elkhorn coral colonies." ScienceDaily. ScienceDaily, 10 January 2025.www.sciencedaily.com/releases/2025/01/250110122037.htm