氣候變化(hua)對珊瑚(hu)生態系統的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)被廣泛討論，雖然氣候預(yu)報(bao)預(yu)測全球(qiu)海水(shui)溫度(du)將穩步上升(sheng)，但區域水(shui)平的(de)(de)(de)(de)溫度(du)變化(hua)將更(geng)加(jia)多變。例(li)如，Yuan等人(ren)（2019）發現(xian)南中國海（SCS）熱(re)帶(dai)(dai)和亞(ya)熱(re)帶(dai)(dai)水(shui)域的(de)(de)(de)(de)升(sheng)溫速率（0.038–0.074°C/年）高于預(yu)測。這(zhe)種(zhong)加(jia)速是令人(ren)擔(dan)憂的(de)(de)(de)(de)，因(yin)為(wei)該地區被認為(wei)是未來海洋變暖的(de)(de)(de)(de)珊瑚(hu)避難所，部分原因(yin)是亞(ya)熱(re)帶(dai)(dai)水(shui)域的(de)(de)(de)(de)珊瑚(hu)群落經歷了更(geng)大(da)的(de)(de)(de)(de)季節性溫度(du)范圍，因(yin)此可能(neng)比比熱(re)帶(dai)(dai)珊瑚(hu)更(geng)能(neng)忍受(shou)熱(re)擾動。除氣溫波(bo)動外，預(yu)計(ji)亞(ya)熱(re)帶(dai)(dai)地區與強(qiang)降雨事件(jian)相關的(de)(de)(de)(de)地面徑流頻率和強(qiang)度(du)將增加(jia)，這(zhe)些事件(jian)可能(neng)導(dao)致珊瑚(hu)白化(hua)和大(da)量珊瑚(hu)死亡(wang)。
耐脅迫珊(shan)瑚(hu)如扁腦珊(shan)瑚(hu)（Platygyra spp.），被(bei)認為非(fei)常適合在(zai)(zai)邊緣(yuan)礁生(sheng)存，但對它們短期暴(bao)露在(zai)(zai)異常高溫和低鹽(yan)(yan)度下的生(sheng)理反應仍然(ran)知之甚少(shao)。肉質(zhi)扁腦珊(shan)瑚(hu)（Platygyra carnosa）是一(yi)種(zhong)廣(guang)泛分(fen)布在(zai)(zai)中國南海且(qie)被(bei)認為環境波動(dong)耐受力強(qiang)的物(wu)(wu)種(zhong)，可(ke)更(geng)好地描述亞熱帶珊(shan)瑚(hu)的溫度和鹽(yan)(yan)度耐受性(xing)。香港城(cheng)市(shi)大學海洋污染重(zhong)點實驗(yan)室，利用(yong)(yong)無損(sun)測量技術（CISME水下原位(wei)(wei)呼吸(xi)代謝測量儀及Diving-PAM水下原位(wei)(wei)熒(ying)光儀），對高溫、低鹽(yan)(yan)處理下的肉質(zhi)扁腦珊(shan)瑚(hu)P. carnosa的健康狀(zhuang)況(kuang)如呼吸(xi)、光合作用(yong)(yong)、生(sheng)物(wu)(wu)鈣(gai)化(hua)和白度等(deng)指標進行(xing)了(le)試驗(yan)研(yan)究，確定了(le)P. carnosa的能(neng)量可(ke)塑性(xing)和生(sheng)理極限，評估(gu)了(le)P. carnosa在(zai)(zai)氣候變化(hua)下的代謝過程。
代(dai)謝(xie)測(ce)(ce)量(liang)可(ke)以量(liang)化(hua)(hua)(hua)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)系統的(de)(de)能量(liang)消耗，并可(ke)觀(guan)測(ce)(ce)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)體健(jian)康(kang)。長期以來，珊瑚(hu)生(sheng)(sheng)理速率(lv)的(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)一(yi)直備受(shou)關(guan)注(zhu)，并開發了一(yi)些工具和(he)(he)方法以在野外和(he)(he)實驗室研究中獲得這些測(ce)(ce)量(liang)值。對(dui)底棲生(sheng)(sheng)態系統的(de)(de)新陳代(dai)謝(xie)研究利用環境室測(ce)(ce)量(liang)氧(yang)氣和(he)(he)pH隨時間(jian)的(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)(hua)，作為生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)過(guo)程的(de)(de)指標(biao)。最(zui)近，通過(guo)減小實驗裝(zhuang)置的(de)(de)尺(chi)寸和(he)(he)結(jie)構，對(dui)測(ce)(ce)量(liang)技術進(jin)行(xing)了改進(jin)，開發了水下呼吸作用測(ce)(ce)量(liang)儀，通過(guo)測(ce)(ce)量(liang)溶解氧(yang)、pH值和(he)(he)溫度來量(liang)化(hua)(hua)(hua)珊瑚(hu)呼吸和(he)(he)光合作用。
CISME是(shi)一種(zhong)潛水(shui)員可(ke)(ke)操作的(de)儀器，可(ke)(ke)對設定(ding)光(guang)強下測得(de)的(de)凈產氧(yang)速率與在(zai)黑暗條件下測得(de)的(de)凈耗氧(yang)速率進行(xing)比較。它(ta)包括(kuo)電子(zi)控制模(mo)塊、平板電腦和(he)孵育室(shi)測量頭(tou)等。這(zhe)個小孵育室(shi)的(de)裝置可(ke)(ke)將珊瑚(hu)表面密封，本試(shi)驗設計測量暗適應(ying)（5分鐘）期(qi)間的(de)耗氧(yang)量，以及在(zai)模(mo)擬自然光(guang)（10分鐘）下，當室(shi)內水(shui)持(chi)續循環時，光(guang)合內共生體的(de)后續產氧(yang)速率。
實驗表明(ming)盡管P. carnosa可(ke)以在溫度升高（25-32°C）的(de)(de)情況下存(cun)活，但其整(zheng)體能量在溫度>30°C時嚴重降(jiang)(jiang)低。相(xiang)反，P. carnosa對鹽度降(jiang)(jiang)低（31-21 psu）適應(ying)性強(qiang)，但其生(sheng)物鈣化(hua)率降(jiang)(jiang)低。表明(ming)該(gai)種珊(shan)瑚可(ke)短期適應(ying)由于(yu)降(jiang)(jiang)水(shui)量和(he)降(jiang)(jiang)水(shui)強(qiang)度的(de)(de)增加(jia)導致的(de)(de)鹽度變化(hua)。
這(zhe)項研(yan)究為(wei)氣候(hou)因子對(dui)P. carnosa代謝(xie)的(de)(de)影響提供了有用的(de)(de)觀點，可更(geng)好(hao)地(di)預測未來氣候(hou)變化(hua)情景下P. carnosa健康狀況(kuang)的(de)(de)變化(hua)。并(bing)強(qiang)調(diao)了使用水下呼吸測量儀(yi)現場實(shi)時監測珊瑚(hu)生存能力并(bing)將珊瑚(hu)生理(li)狀態量化(hua)的(de)(de)必要性。
實驗結果
呼吸作用（R）隨溫度的升高而線性增加，從0.56 μmolO2cm-2h-1增加到最高1.57μmol O2cm-2h-1，30°C時最高（Δ0.87±0.08 μmolO2cm-2h-1，p<0.01），但在30和32°C之間保持不變（Δ0.92±0.17 μmolO2cm-2h-1，p=0.86）。
Pg總光合速率也隨溫度升高至30°C呈線性增加（Δ0.84±0.02 μmol O2 cm?2h?1，p<0.01），但在32°C時顯著降低（Δ0.03±0.12 μmol O2 cm?2h?1，p<0.01）。
光合效(xiao)率(lv)在(zai)30°C時稍有提高(gao)（Δ0.06±0.01 Fv/Fm，p<0.05），但在(zai)30°C以上，部分珊(shan)瑚片段的光合效(xiao)率(lv)降低(di)了約0.5 Fv/Fm。
珊瑚白度的測量在所有溫度下都顯示出普遍的上升趨勢，盡管片段之間的變化較高。相比之下，鈣化速率在25到30°C之間保持不變（p=0.07），但在30到32°C之間顯著降低（Δ-79.62±34.46 μmol CaCO3 cm-2h-1，p<0.05）
呼(hu)吸速率(lv)R、總(zong)光(guang)(guang)合速率(lv)Pg和光(guang)(guang)合效率(lv)Fv/Fm的(de)不受鹽度變化的(de)影響（分別為p=0.62，p=0.32和 p=0.52）。
CA在最低鹽度下明顯降低（Δ-0.66±0.03 μmol CaCO3cm-2h-1，p<0.05）,在最低鹽度(du)水平(ping)下，珊瑚白(bai)度(du)略有增加（Δ+7.72±5.68%，p<0.05）
環境變化(hua)對珊瑚代謝的(de)凈影響可表示為Pg/R，代表全功能體的(de)代謝“健(jian)康”或狀態。在(zai)(zai)(zai)溫(wen)度(du)效應方(fang)面，Pg/R在(zai)(zai)(zai)25-30℃的(de)溫(wen)度(du)范(fan)圍(wei)內(nei)穩定在(zai)(zai)(zai)~2.5~3.0之間，處于(yu)(yu)25℃的(de)對照組(zu)測量范(fan)圍(wei)內(nei)，但隨后在(zai)(zai)(zai)30~32℃之間逐漸下降，約為對照組(zu)的(de)一(yi)半（Δ-1.7±0.21，p<0.01；圖(tu)(tu)3a）。相比(bi)之下，盡管對照組(zu)和處理(li)組(zu)的(de)Pg/R值略(lve)低(di)于(yu)(yu)幾周(zhou)前溫(wen)度(du)試(shi)驗期間測得的(de)值（圖(tu)(tu)3b），但在(zai)(zai)(zai)整個鹽(yan)度(du)范(fan)圍(wei)內(nei)，Pg/R沒有變化(hua)。
使(shi)用(yong)主坐標分析(xi)（PCoA）總結了歐氏(shi)距離。將(jiang)代(dai)謝測(ce)(ce)量結果與溫度(du)組(zu)進行了聚類。一般來說(shuo)，25.15°C、27.01-28.9°C和(he)30.2-31.12°C三組(zu)之間溫度(du)影(ying)(ying)響顯著，這表明(ming)溫度(du)從~27到(dao)~29°C的(de)升(sheng)高(gao)對(dui)珊(shan)瑚代(dai)謝沒有任何可檢(jian)測(ce)(ce)的(de)影(ying)(ying)響（圖4a），類似于(yu)用(yong)Pg/R觀(guan)察到(dao)的(de)情況。將(jiang)代(dai)謝測(ce)(ce)量結果與鹽(yan)度(du)組(zu)進行了聚類，表明(ming)鹽(yan)度(du)降低1.25 psu/天，影(ying)(ying)響珊(shan)瑚代(dai)謝，但(dan)主要影(ying)(ying)響鈣化(hua)和(he)白度(du)（圖4d）
實驗材料及參數測量
1.采樣點：香(xiang)港(gang)大(da)鵬灣（22.502°N - 114.356°E），赤州的一個(ge)淺水區，（2 - 4米深），此處P.carnosa群體數量豐(feng)富，易(yi)于(yu)觀測。
2.采樣：2018年4月13日，使用SCUBA從健康獨立的群體采集十二個珊瑚片段（表面積30-45 cm2），裝于(yu)透明自(zi)封袋標記(ji)并在2小時內運至實(shi)驗室。
3.實驗前預培養：培(pei)養(yang)于(yu)室外水箱（300 L），從(cong)附(fu)近(jin)吐(tu)露(lu)港(gang)引入自然流(liu)動(dong)海(hai)水（流(liu)速1 L/min），避光(guang)培(pei)養(yang)3周(zhou)。吐(tu)露(lu)港(gang)的(de)(de)海(hai)水狀(zhuang)況與赤州附(fu)近(jin)采集點的(de)(de)海(hai)水狀(zhuang)況相似(si)，海(hai)水狀(zhuang)況完全在(zai)P.carnosa的(de)(de)耐受范圍內。
4.理化參數：使用YSI多參數水質(zhi)分析儀（YSI EXO2，Xylem）監測現場和實(shi)驗水(shui)(shui)箱中海(hai)水(shui)(shui)的理化學參數(shu)（溫度、鹽度、pH、溶(rong)解氧和濁度），每次(ci)實(shi)驗前使用標準(zhun)液（Xylem）校準(zhun)。
5.總堿度AT測定：實驗第二(er)天采集散海水樣本，立即用(yong)飽和氯化汞(gong)溶液（最終濃度為0.08%）對樣品進行固(gu)定，分析(xi)前將其避光冷(leng)藏儲存（+4°C）。參(can)考《海水二(er)氧化碳測量最佳(jia)實踐》（Dickson等人，2007年(nian)）敞口式酸(suan)度電(dian)位滴(di)定法(fa)，使(shi)用(yong)配有DGi115-SC電(dian)極(ji)的G20s梅(mei)特勒-托利(li)多自動(dong)滴(di)定儀，分析(xi)樣本體積20 g。
6.珊瑚生理指標測量：使用水下呼吸代(dai)謝(xie)測量儀(yi)（CISME，CISME Instruments LLC）在珊(shan)瑚(hu)表面測量呼吸作用(yong)（R）和凈(jing)光合作用(yong)（Pn）速(su)率。總(zong)光合作用(yong)Pg=|R|+Pn。以(yi)孵育期間的氧通量計量。每次光照孵育結束，收集循環室的水樣(yang)以(yi)測量總(zong)堿度AT。
珊瑚鈣化率（CA）的測定：采用堿度異常技術（Schoepf，2017），珊瑚表面積標準化為24.5 cm2。
珊瑚總能(neng)量：Pg/R
珊瑚(hu)(hu)白度：用Primer 5.0軟件（Primer-E,Ltd）的SIMPER工(gong)具測量對照(zhao)組和實驗(yan)組珊瑚(hu)(hu)在照(zhao)片顏色組成上的差(cha)異百(bai)分比(bi)，表示白度值(zhi)。
7.共生體光合能力: 使用水下脈沖調制熒光儀Diving-PAM(Heinz Walz，Effeltrich，Germany）測量最大光量子(zi)產量（Fv/Fm）。
8.測量時間：所有對珊瑚片段的測量都在中午（上午10:30至下午1:30）進行。調節室內的LED強度，使其與珊瑚采集點當天中午的現場輻照度（約460 μmol m-2s-1）相匹配。
文章來源
Walter Dellisanti; Ryan H.L. Tsang; Put Ang; Jiajun Wu; Mark L. Wells; Leo L. Chan
Marine Pollution Bulletin ( IF 3.782 ) Pub Date : 2020-02-29 , DOI: