气候变暖恶化珊瑚礁生态，但气候动态提高其复原力和物种丰度

珊瑚礁保护是保护海洋生物多样性和海洋生物的基石。珊瑚的健康具有巨大的社会影响：珊瑚礁生态系统为全世界数百万人提供了生计。保护珊瑚礁区的生物多样性既是一个社会问题，也是海洋生物多样性保护的一个优先事项。

（图源：Unsplash/CC0 Public Domain）

最近发表在《通讯生物学》（communications biology）上的一篇研究论文指出，该研究克服了时间和资源的障碍，将太平洋珊瑚三角洲的生物多样性纳入背景，同时为未来更好的监测和保护提供了希望。

面对气候变化，佐治亚理工学院地球与大气科学学院教授安娜丽莎·布拉科（Annalisa Bracco）和博士后研究员柳巴·诺维（Lyuba Novi）提出了一种新的方法，可以彻底改变自然保护主义者监测珊瑚的方式。研究人员应用机器学习工具，研究气候如何影响太平洋珊瑚三角洲的连通性和生物多样性。太平洋珊瑚三角洲是地球上最多样、生物最复杂的海洋生态系统之一。

即使是乐观的气候情景，到2100年也会对珊瑚礁生态系统造成灾难性后果。了解珊瑚礁的生态连通性、生物多样性和复原力如何受到气候变化的影响，将有助于提高建立可持续管理做法的机会。在这方面，生态区域化和连通性对于指定有效的海洋保护区至关重要。该研究将机器学习算法和物理直觉用于研究长达24年的海面温度异常数据，以提取生态区域，并评估珊瑚三角洲和周围海洋的生态连通性和生物多样性恢复潜力。此外，该研究对厄尔尼诺-南方振荡现象（ENSO）对生物多样性和及其恢复力的影响进行了量化。研究发现，赤道以北的珊瑚礁的复原力更高，珊瑚三角洲的非凡生物多样性在时间和空间上都是动态的，并受益于厄尔尼诺-南方振荡现象。拉尼娜现象期间，印度洋和太平洋珊瑚三角洲之间以及太平洋珊瑚三角洲和中太平洋之间在中性条件下的大规模遗传物质交换得到了加强。通过机器学习，珊瑚三角洲的杰出生物多样性、其演变和物种丰富度的增加通过地质时代被情境化，同时为监测其未来提供了新的希望。

布拉科指出，研究发现珊瑚三角洲的生物多样性非常活跃。很长一段时间以来，人们一直认为这是由于海平面变化和陆块分布造成的，但现在研究结果表明事实远非如此。

生态连通性是指允许不同生态系统交换遗传物质（如卵、幼虫或幼崽）的条件。洋流传播遗传物质，并创造出允许水体和生态系统保持一致的化学、生物和物理财产的动力。如果珊瑚幼虫被传播到一个生态区，那里的条件与原始位置非常相似，那么幼虫可以开始创造新的珊瑚。

研究发现在厄尔尼诺-南方振荡现象在三个阶段——厄尔尼诺、拉尼娜和中性条件下如何影响珊瑚三角洲的连通性。在太平洋移动大量温暖海水的气候事件带来了巨大的变化，并已被认为会加剧珊瑚白化，珊瑚因环境压力而白化，易受疾病影响。弄清楚不同海洋区域和大型海洋生态系统是如何随着时间的推移而联系起来的，特别是在基础物种方面，这非常重要。

研究还发现，气候动态对生物多样性是有贡献的，这是因为气候给赤道太平洋的洋流带来了可变性。研究人员意识到，厄尔尼诺和拉尼娜事件的交替使得印度洋和太平洋之间发生了巨大的基因交流，并使生态系统能够在各种不同的气候条件下生存。

研究得出结论，由于珊瑚三角洲的动态气候成分，那里重建生物多样性的可能性比地球上任何地方都大。珊瑚三角洲地区生物多样性的演变不仅与陆地或海平面有关，还与地质时期厄尔尼诺-南方振荡现象的演变有关。尽管厄尔尼诺-南方振荡现象导致珊瑚白化，但它帮助珊瑚三角洲生物多样性变得如此丰富。

由于珊瑚礁生存已被联合国可持续发展目标列为优先事项，该研究有望得到广泛应用。研究人员的方法确定了保护主义者应该尽最大努力保护哪些生态区域，以及保护主义者可能期待的在保护措施方面最幸运的区域。他们的方法也有助于确定哪些地区应该受到更多的监测，哪些地区由于目前的繁荣状况，目前可以被视为较低的优先事项。

参考资料来源：

DOI: 10.1038/s42003-022-04330-8

DOI: 10.1038/s41559-022-01854-4

编译：Daisy

审核：Sara

编辑：Pierre