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亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

作者:赵从心不怂

«——【·前言·】——»

关于对亚喀巴湾北部不同深度(1-42米)、亚喀巴湾北部珊瑚进行的研究,所有珊瑚都有清晰而有规律的骨骼带。

结果表明:冬季形成高密度年生长带,低密度年生长形成高密度年生长带。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

通过研究可以得知,珊瑚的年平均出露率具有较大的群体间变异,变异范围为236~200mm/年。

随着深度的增加,珊瑚伸展率呈下降趋势,且以简单指数模型解释效果最好,但在小于10m的水深范围内,珊瑚伸展速率可分为1086254mm/年和低于12m的523199mm/年两类。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

光强似乎是导致珊瑚伸展速率随深度增加而降低的主要环境因素,可是因为亚喀巴湾其它环境参数的影响可以忽略这点,时间序列记录的珊瑚年平均扩张率显示出轻微增加的线性趋势,这可能与在所代表的时间段内海水温度升高有关。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

«——【·阿嘉巴海湾的珊瑚研究·】——»

来自热带和亚热带海洋现代化石礁的大量石珊瑚,提供了过去气候和海洋变化的重要档案。

这些珊瑚形成文石(CaCo)骨架,每年以毫米到厘米的速度生长,由于大量的环境信息可以在珊瑚骨骼材料中识别出来在过去几十年中,珊瑚生长记录的地位有所提高。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

生长期间在骨骼中产生的年密度带被广泛用于实现这一目的,因为它提供了长期的珊瑚生长和钙化历史(ChroNology)。

珊瑚生长是评估自然和环境变化影响的一个重要参数,它可以反映几个参数,如温度、营养、食物的有效性、水的透明度和沉积物输入。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

影响珊瑚生长的环境和生态因素几乎是无限的,其中一些因素可能会降低增长率,如纬度的增加、水运动的增加、营养减少、光的可用性、水深增加、浊度增加和水温降低。

在亚喀巴湾,珊瑚礁群落代表了印度-太平洋西部地区礁珊湖的北部界限(2932N),由于红海和亚喀巴湾没有真正的大陆架。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

而且近海剖面非常陡峭,因此珊瑚礁非常狭窄,而且紧贴海岸线。

在本研究中调查了来自亚喀巴礁不同深度的珊瑚,以及181个年生长带的年骨骼延伸率。

由于广泛的分布,它们代表了亚加巴湾和红海所有深度珊瑚礁的一种主要的礁体建造,也显示出清晰的年生长带,并以较高的速率持续生长。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

研究区位于阿嘉巴湾的北端,这是沙漠封闭的红海向北延伸的方向,海湾是一个半孤立的盆地。

由蒂朗海峡将其与红海分开,蒂朗海峡深约240米,海湾最大水深1830米,长180公里,有26公里宽。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

海湾位于撒哈拉生物气候带非常温暖的部分,气候干燥,蒸发量高,降水量微不足道(降雨400厘米/年),径流量(-2.2厘米/年),年平均海面温度为23.5℃,平均上层水的盐度值为40.4%-40.6%。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

由于气候干旱,而且由于通过蒂朗海峡从营养物枯竭的红海表层取水.

海湾普遍存在营养极为贫乏的情况,这里再生材料用量少,淡水通量大,透光率高,导致块状植食性珊瑚如多孔珊瑚的深度极限扩展到40-50米。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

«——【·珊瑚样品的采集与研究·】——»

本研究中所有调查的珊瑚都是从亚喀巴海洋科学站前面的珊瑚礁群的深度断面(2927”N,34‘’58“E)得到的。

珊瑚存在AQB-G、AQB-18H等类型,碱性磷酸酶样带布置在礁坪和深礁前礁之间的礁上,深至42米,而珊瑚分布沿该断面在所有深度。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

在不同的时间段(1999年4月,2000年6月,2005年5月和2010年6月),从1到42米的不同深度,沿着这个样带共收集了32个多孔菌群,菌落通过水肺潜水收获,去除半球形菌落(直径5-10厘米)。

在水下使用锤子和凿子采样,采样后珊瑚在高压自来水下清洗,以去除残留的有机物,然后在阳光下晒干。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

珊瑚纵向切片成4毫米厚的平行轴板,以达到最大生长,用工业X射线机对板坯进行清洁和X射线检查,获得X射线照片的黑白正片,用于测量延伸率。

所有珊瑚的年骨骼伸展率都是从X光片的正片上直接测量出的主要(垂直)生长轴,即低密度带顶部边缘之间的距离。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

每对高/低密度带的对象都呈现出年增长趋势,作为该方法的双重检验,以So(或Sr/Ca)为季节周期,计算出珊瑚的年伸展速率。

即从给定年份的最大0(Sr/Ca)值(对应于季节温度最小值)到给定年份的最大值距离。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

对采集于亚喀巴礁的孔石瑚的年平均延伸率(mm/year)、标准差(SD)最小值(Min)、最大值(Max)和生长带数(N)进行了汇总统计。

X光片显示浅(AQB-T-10-D2左)和深(AQB-T-30-AL)的正印瑚虫从亚巴略礁中喷出,可清楚地看到高密度和低密度交替条带的骨架密度条带模式,主要的增长轴由黑色箭头表示,其黑条是1厘米长。

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«——【·珊瑚年增长带的讨论·】——»

在本研究中调查的珊瑚揭示了高密度和低密度交替带的清晰和规则的骨骼密度带型,所有的珊瑚样本都是在四月到六月之间被发现的。

它们显示出的高密度年生长带在最外层部分,这表明它们是在冬季形成的。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

本研究获得的年密度带形成时间与罗森菲尔德等人的结果相似。

罗森菲尔德等人发现,低密度骨骼是在夏季产生的,而高密度骨架则是生长在浅层和深层生长阶段(珊瑚移植期为6至40m)的同一珊瑚中在冬季产生的。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

然而克莱因等人记录了冬季仅在浅水(3米)菌落和对岸的深海(51米)珊瑚中沉积高密度带的情况。

其研究表明,海水温度和光照强度是影响红海珊瑚密度分布的主要因素,研究区海水温度记录具有较强的季节特征,最高温度出现在8月(26.32°C),3月最低(21.18C)。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

使用X射线照相法和SO(或Sr/Ca)曲线测量的年扩展率,显示了相同的结果。

从181个年度生长带中获得的32个斑珊瑚的平均年度扩展率,显示了很大的群体间差异,其值在2.36至20.0毫米/vear之间(平均9.48498毫米/vear)。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

生长在19米深度的珊瑚的最大延伸率值为200mm/年,而生长在27米和42米深度的珊瑚的最小延伸率值分别为236和240mm/年。

这些数值落在正常条件下大块珊瑚12毫米/年的全球平均值范围内,也落在亚喀巴湾其他作者提出的数值范围内。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

海斯等人发现阿嘉巴(1-3米)浅水中的珊瑚生长率在864-1226毫米/年之间变化,这对于这个纬度的珊瑚礁来说是很高的。

最令人感兴趣的是生长在约20米深的珊湖(Aq19-A、Aq19aAql9b、AQB-T20-Bl和AQB-T-20-C1)中测量到的最高延伸速率(15.2至20毫米/年)。

这可归因于这些地区的位置,因为它们位于前礁的上部,而这些殖民地的顶部大约在海底以上1.5米处,这将提高殖民地的位置,珊瑚会更少的磨损。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

波利特珊瑚年平均伸展率(mm/年)与亚喀巴礁深度(M)之间的散点图和回归关系(均值标准差)。

排除了20m深度珊瑚生长得到的高值,高延伸率值(16.3mm/年)的珊瑚AQB-H,这是一个巨大的群体,只有11米以下的海水才会存在。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

在加勒比海和印度-太平洋区域,珊瑚在浅水区域的年增长率约为10毫米/年,在更深的水域则下降到4毫米/年。

然而值得注意的是,即使在较深的水环境(例如10-25米),年增长率仍然高达7毫米/年。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

正如查克尔等人早些时候提出的那样,珊瑚在较深水域扩展速度的下降,可能反映了一个光照值的位置,只要低于该闻值,钙化就会减少。

对于加勒比海珊瑚礁引用15米作为全新世海平面上升减缓后珊瑚礁形成的控制深度,这也是许多加勒比海珊瑚礁浅礁和深礁物种之间的分界线。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

总的来说,这项研究得出的珊瑚扩展速率随水深增加而减少(不包括19-20米深的高值),滨珊瑚散斑珊瑚的年平均延伸率,与深度之间的反比关系是非线性的,可以用一个简单的指数模型来解释。

珊瑚延伸率=13.06xexp(-0.039xd),F=0.82,珊瑚延伸率以毫米/年为单位,d是水深以米为单位。

值往往集中在两组,一组在10.86毫米/年,水深小于10米(范围在7.8-163毫米/年之间),其他约5.23毫米/年,深度12米以下毫米/年(范围在236-9.63毫米/年之间)。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

单因素方差分析显示,两组珊瑚平均延伸率差异有统计学意义(p<0.0001),环境因素可控制扩展率在大规模的珊瑚群众,包括水深、沉积、浊度、营养物浓度、海水温度和盐度。

在亚喀巴湾,由于该地区是一个沙漠包围的海域,年降水量小于2.2cm/年。

因此可以消除降水、云量和淡水流量(陆源沉积物输入)等环境因素及其对盐度、沉积物和浊度的影响,因此亚喀巴湾的特点是海水清澈度高,光线穿透能力强。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

深度被认为是一个混合的环境变量,包括光的影响、水的运动、沉积物和有机物的残留,以及某些地方的温度和盐度。

由于亚喀巴湾在研究的深度范围内是等温的,海水温度效应很可能不是珊瑚延伸率随深度下降的原因。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

在研究区域和同一珊瑚礁样带,年水温在7米至42米深度之间随深度下降不到0.25℃,盐度变化小于0.3%,光强度(uE-m2s)是由坎普曼在研究区一个陡峭的礁坡(3-40米深度)每月测量的。

有记录显示,光照水平随深度呈指数下降,这项研究得出的珊瑚扩展率也遵循同样的趋势。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

在40米的深度,光的强度下降到大约50ms,其中瑞瑚的延伸最小(2.40毫米/年)。

因此光似乎是主要的环境因素,负责减少珊瑚延伸率与深度和其他参数是相当恒定的数值,光增强钙化是造礁珊瑚骨骼生长和碳酸盐生产的主要原因。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

在年际时间尺度上,同一群体内的珊瑚扩展速率在所研究的时间跨度上存在差异,时间序列记录显示,浅珊瑚和深珊瑚的延伸率呈波动模式,略有上升趋势,尽管它们之间的延伸率有显著差异,但仍表示存在。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

«——【·结论·】——»

研究地点的当地海面温度记录(SST)在1988-2009年期间显示出类似的上升趋势,海温记录与两个珊瑚扩展速率之间的相关性不强(分别为AQB-H和AQB-T-42-A2)。

有几项研究记录了珊瑚在较宽的海温范围(22°C-29C)上的扩展对温度的敏感性,并报告了两个变量之间的相关。

亚喀巴湾北部珊瑚:影响该地区珊瑚的生长的因素有哪些?

在我们的研究中,整体期间(1988-2009年)的海温年际变化幅度相对较小(波动幅度小于1.2C),

环境是影响珊瑚年前张力率的首要因素,因此需要有较长的海温和年度珊瑚扩展率的时间序列记录来验证亚喀巴湾北部的这一关系。

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