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研究与创新

科大研究团队揭示南海珊瑚礁生态系统碳储存潜力及其生物调控机制

14 水下生物
Geographic distribution of survey sites, methods, and equipment.

中国南海珊瑚礁的采样点分布、采样方式及设备。

Estimation of South China Sea coral reef ecosystem carbon reservoirs by region and area.

按区域及面积估算中国南海珊瑚礁生态系统的碳储量。

Biological mediations on coral reef carbon cycling on the ecosystem level (left) and the fish assemblage level (right).

珊瑚礁生态系统碳循环在生态系统层面(左)及礁栖鱼类层面(右)的生物调控机制。 

group photo

科大海洋科学系讲座教授钱培元教授(右)、中科院动物研究所魏辅文教授(左)及科大与广州海洋实验室联合博士候选人陈奕廷合照。 

由香港科技大学(科大)海洋科学系、中国科学院动物研究所(中科院动物所)及南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)(广州海洋实验室)联合领导的研究团队,揭示长期以来被忽视的珊瑚礁生态系统碳储存潜力,并阐明礁栖鱼类、珊瑚及表层沉积物在塑造珊瑚礁碳库中的协同作用。

尽管珊瑚礁是海洋中生物多样性最高、生产力最强的生态系统之一,但其碳库特征一直缺乏系统性量化研究。为填补这一知识空白,研究团队在科大海洋科学系讲座教授钱培元教授、中科院动物研究所魏辅文教授,以及广州海洋实验室研究员周文亮教授的带领下,开发出一套融合立体视频调查、元素分析及统计建模的创新综合方法,对中国南海珊瑚礁生态系统中鱼类、珊瑚群落及沉积物的碳储量进行量化评估。

研究结果显示,南海珊瑚礁的碳储量与中国传统蓝碳生态系统(如红树林、盐沼和海草床)相若,甚至在部分情况下更高,而后者一直被视为缓解全球气候变化的重要碳汇。研究进一步发现,沉积物是珊瑚礁中的最大的碳库,同时珊瑚和鱼类生物量亦对碳储量有重要贡献。这一关键发现表明,珊瑚礁生态系统的退化将显著削弱其碳储存能力,并可能导致已封存的碳重新释放至海洋及大气中。

团队对礁栖生物在固碳、转化及释放过程中的作用机制进行了系统性分析。通过整合全球逾50项珊瑚礁热点区域的研究数据,研究人员发现生态系统尺度上的净化作用和净生产力均呈现正向趋势,表明珊瑚礁生态系统内部存在高度动态且复杂的碳交换与再分配过程。

此外,研究探讨了礁栖鱼类通过生物侵蚀、排泄和呼吸等途径,对珊瑚礁碳循环所产生的影响。结果显示,鱼类群落对碳收支的影响远超其直接碳储存能力。研究估算,鱼类每年将大量碳输送至沉积物碳库。这发现亦凸显一项重要的生态学启示:保护珊瑚礁动物群落不仅对维护生物多样性至关重要,对于维持沉积物作为长期碳库的核心功能也同样不可或缺。

钱培元教授表示:「我们的研究以南海珊瑚礁为研究对象,揭示了珊瑚礁生态系统具有显著的固碳潜力,并为理解珊瑚及礁栖鱼类在珊瑚礁碳循环中的作用提供关键见解。研究结果显示,在全球气候与环境变化日益加剧的背景下,加强生物多样性保育对于维持珊瑚礁生态系统的碳汇功能及其稳定性具有重要意义。

这项研究获得国家科学技术部、香港特别行政区政府、广东省科学技术厅、广东省林业局、广州海洋实验室、以及科大潘乐陶气候变化与可持续发展研究中心的资助。相关研究成果已于国际顶级综合性期刊《Advanced Science》发表。此论文由钱培元教授、中科院动物研究所魏辅文教授及周文良教授共同担任通讯作者。科大与广州海洋实验室联合博士候选人陈奕廷为论文第一作者。 
 

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