近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所“陳清潮逐夢(mèng)深藍(lán)突擊隊(duì)”譚燁輝研究員團(tuán)隊(duì)歸納總結(jié)了珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)聚集吸收外部營養(yǎng)、保持并循環(huán)利用內(nèi)部營養(yǎng)、高效輸出有機(jī)碳的生態(tài)功能，提出“珊瑚礁生態(tài)泵”（Coral reef ecological pump）概念；指出就像水支持沙漠中的綠洲一樣，貧瘠熱帶海洋中的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)具有多途徑補(bǔ)給和高效循環(huán)營養(yǎng)物質(zhì)的功能，以及可觀的有機(jī)質(zhì)輸入與輸出。

圖1. 珊瑚礁生態(tài)泵聚集保持營養(yǎng)、輸出碳示意圖

自上個(gè)世紀(jì)60年代初開始，中國科學(xué)院南海海洋研究所老一輩科學(xué)家對(duì)南海北部沿岸至西、中沙群島的珊瑚種類，珊瑚礁生物群落、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及珊瑚礁的形成演化與環(huán)境記錄等開展了系統(tǒng)研究，積累了大量資料和成果。80年代拓展至南沙群島綜合科學(xué)考察研究，發(fā)現(xiàn)了珊瑚礁水體高基礎(chǔ)生產(chǎn)的現(xiàn)象，這同步甚至早于世界同行公開發(fā)表的同類發(fā)現(xiàn)。事實(shí)上，水體高生產(chǎn)力與通常所認(rèn)識(shí)的珊瑚礁高生產(chǎn)力不同。后者一般指底棲生物群落所支持的高生產(chǎn)力，而前者則主要由浮游植物貢獻(xiàn)。水體是珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)與外部環(huán)境交換物質(zhì)和能量的主要媒介，但一直以來并未獲得足夠的重視。

從發(fā)現(xiàn)珊瑚礁水體高生產(chǎn)力現(xiàn)象開始，南海海洋所的科學(xué)家就一直在研究思索這一現(xiàn)象背后所蘊(yùn)含的作用機(jī)制。黃良民研究員在進(jìn)行南沙群島生物生產(chǎn)力研究中，發(fā)現(xiàn)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)具有高效利用營養(yǎng)鹽和高光合效率特征，從而提出了“珊瑚礁高效營養(yǎng)生態(tài)泵”概念；2001年又明確提出結(jié)合珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)循環(huán)規(guī)律與生物生產(chǎn)過程，深入開展高效營養(yǎng)生態(tài)泵機(jī)制研究的具體內(nèi)容和路徑，以期獲取充足的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)資料，支持對(duì)高效營養(yǎng)生態(tài)泵機(jī)制的理論詳釋。在延續(xù)南海海洋所以往研究的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)從珊瑚礁水體的高生產(chǎn)力機(jī)制不斷拓展，從生態(tài)系統(tǒng)層面審視珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)能量和物質(zhì)的收支過程；多年來不斷總結(jié)有關(guān)外部營養(yǎng)和有機(jī)質(zhì)輸入以及珊瑚礁及其周邊水體高生產(chǎn)力的最新研究成果，在“珊瑚礁高效營養(yǎng)生態(tài)泵”的基礎(chǔ)上，提出了“珊瑚礁生態(tài)泵”的概念。

新概念闡釋了外部營養(yǎng)和有機(jī)質(zhì)可通過多種途徑輸入聚集到珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)，珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)高效保持和循環(huán)利用營養(yǎng)物質(zhì)，除了支持本地底棲生物群落高生產(chǎn)力外，還可以輻射支持周圍水體浮游生物群落形成較高的生產(chǎn)力和生物量，使之成為有機(jī)碳向深海輸出的潛在熱點(diǎn)區(qū)域。本研究還重點(diǎn)闡釋了有機(jī)質(zhì)輸入對(duì)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)碳收支平衡和高效碳輸出功能的重要性，為解答“達(dá)爾文悖論”提供了有力證據(jù)。
珊瑚礁生態(tài)泵概念為認(rèn)識(shí)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)功能及其維持機(jī)制提供了新的理論框架。研究團(tuán)隊(duì)提出了有關(guān)珊瑚礁生態(tài)泵研究的未來優(yōu)先方向，指出珊瑚礁及其周圍海域組成相互聯(lián)系的景觀，應(yīng)從景觀水平探討評(píng)估珊瑚礁系統(tǒng)碳輸出能力及其碳源/匯角色，為進(jìn)一步深入研究珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)在變化海洋中的穩(wěn)定維持機(jī)制、生態(tài)服務(wù)功能及其在海洋碳循環(huán)中的作用提供重要科學(xué)依據(jù)。

相關(guān)研究成果于2023年6月26日在線發(fā)表，將以封面論文形式在《海洋學(xué)報(bào)（英文版）》第42卷第6期上出版。譚燁輝研究員和黃良民研究員為通訊作者。相關(guān)研究工作得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家科技基礎(chǔ)專項(xiàng)項(xiàng)目、中國科學(xué)院南海海洋研究所自主部署項(xiàng)目等的資助。

相關(guān)論文信息：Zhou Linbin, Tan Yehui, Huang Liangmin. 2023. Coral reef ecological pump for gathering and retaining nutrients and exporting carbon: a review and perspectives. Acta Oceanologica Sinica, 42(6): 1–15, doi: 10.1007/s13131-022-2130-1