原标题：《珊瑚礁科学概论》：珊瑚礁究竟有多重要？

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星罗棋布于南海的珊瑚礁是南海最重要的地质、地貌和生态特征之一，也是我国南海唯一的陆地国土类型，在维护我国海洋领土完整、行使国家主权和资源供给等方面一直发挥着重要作用。从分布面积来看，南海的珊瑚礁与澳大利亚的大堡礁大体相当，但我国珊瑚礁方面的专业人才非常少，仅相当于澳大利亚珊瑚礁专业人才的 1%（我国人口总数约是澳大利亚的 70 倍），这在很大程度上与我国对珊瑚礁的认识和重视程度低、对珊瑚礁科学知识的普及少等因素有关。

那么珊瑚礁究竟有多重要？

以造礁珊瑚为核心的珊瑚礁生态系统具有丰富的生物多样性、极高的初级生产力、快速的物质循环 等特点，被称为“蓝色沙漠中的绿洲”“海洋中的热带雨林”，迄今为止地球上还没有发现像珊瑚礁一 样支持众多物种的其他生态系统。因此长期以来，人们一直以“生态关键区”（ecologically critical area） 来看待珊瑚礁生态系统。除了具有极高的生物多样性、丰富的资源（如海产品、药品、建筑和工业原材 料等）之外，珊瑚礁还具有科学研究以及防浪护岸、保护环境、休闲娱乐等众多功能。据初步统计，健 康的珊瑚礁每年每平方千米产鱼 35t，全球约 10%的经济鱼类来源于珊瑚礁区，而全球 5 亿人不同程度地 依赖于珊瑚礁获得食物[1]。

从科学研究的角度来看，对环境变化极其敏感的珊瑚礁还是一系列环境信息的重要载体，是新物种、 新基因、新药品等的重要源地，直接参与全球碳循环。珊瑚礁独特的海（海洋）-陆（岛屿）-空（大气） 三维结构，使它与一系列的学科如地质、地理、工程、环境、生物、生态、水文、气象、遥感、物理、 化学、药物学、天文、考古等直接相关，近年来深水机器人的试验也选择在珊瑚礁区，深海研究也以珊 瑚礁为依托。从全球变化的角度来看，珊瑚礁作为高分辨率环境变化的重要载体，对揭示气候变化过程、 事件和机制等做出了重要贡献。在国际顶级科学刊物 Science 和 Nature 上平均每年至少有 20 篇与珊瑚礁 研究相关的报道；我国南海珊瑚礁的初步研究已经显示出了其在风暴、海平面、温度和厄尔尼诺（El Niño） 等高分辨率环境记录研究中的巨大潜力。

全球变化是当今社会的热点，与人类的生存息息相关。从全球变化的角度来说，热带海洋珊瑚礁一 直是优先关注的重点对象，主要有以下几个方面的原因。

第一，珊瑚礁对全球环境和人类社会的极端重要性。分布于热带海洋的珊瑚礁，是集生态资源、环 境调节、休闲娱乐、海岸保护、国土安全、矿产油气和科学文化等于一体的重要的海洋生态系统，对人 类社会和海洋生态环境的健康与可持续发展起着至关重要的作用。虽然分布于 110 个国家的珊瑚礁只占 全球海域总面积的约 0.5%，但珊瑚礁区的生物种类则占海洋生物总量的 30%，包括 4000 多种鱼类和 800 多种珊瑚[2, 3]。在陆地资源日益短缺的今天，热带海洋的珊瑚礁理应发挥越来越重要的作用。

第二，珊瑚礁对全球变化的敏感性和脆弱性。高生物多样性、高经济价值的珊瑚礁生态系统，在 全球变化影响下，近几十年来处于急剧退化之中，被预言可能是因为全球变化而失去的第一个生态系 统。从最能反映珊瑚礁健康状况的指标—— 活珊瑚覆盖度来看，世界上对珊瑚礁保护最好的澳大利 亚大堡礁在 1960～2003 年活珊瑚覆盖度从约 50%下降到约 20%[4]，加勒比海珊瑚礁区在 1977～2001年活珊瑚覆盖度从约 50%下降到约 10%[5]。从最能反映珊瑚健康状况的指标——珊瑚钙化率来看，跨 度约 2000km 的大堡礁自 1990 年以来珊瑚钙化率下降了 14.2%，这种大幅度的下降是过去 400 年来从 未出现过的现象[6]。全球已知的 845 种珊瑚中，约 1/3 的种类（32.8%）面临灭绝的威胁[3]。对全球而 言，约 20%的珊瑚礁已经彻底消失，约 25%的珊瑚礁处于威胁状态，约 60%的珊瑚礁可能在 2030 年 消失，现在世界上没有完好保存的珊瑚礁[7, 8]，全球变化引起的海水变暖和酸化被认为是导致珊瑚礁 退化的最主要原因。许多研究预测显示，若全球变化趋势得不到有效控制，则珊瑚礁难以幸存至 21 世纪末[9-13]。

第三，珊瑚礁是记录全球变化的重要载体，能够准确记录不同时间尺度热带海洋环境的变化过程及 其与全球变化相互作用的机制。珊瑚具有对环境变化极其敏感（如高温将导致珊瑚热白化、低温将导致 珊瑚冷白化、海水酸化将减缓珊瑚钙化等）、年生长量大（块状珊瑚每年长 1～2cm，记录环境信息的时 间分辨率可达月；枝状珊瑚生长更快）、年际界线清楚（像树轮一样）、连续生长时间长（一般块状珊 瑚可连续生长 200～300 年，最长达 800 年左右）、环境信息记录准确（如珊瑚骨骼 Sr/Ca 记录月分辨率 海水温度的准确度高于±0.5℃[14]、文石质骨骼适合高精度的铀系测年（如 12 年±1 年）、分布广等特点[15]， 是高分辨率地记录过去环境变化过程的重要载体，并在揭示低纬度热带海区环境变化过程及其在全球气 候变化中的作用等方面发挥着重要功能。例如，印度洋近 194 年的珊瑚 δ 18O 的记录显示太平洋可能通过 厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）遥相关驱动其他区域年代际气候变化，南太平洋近 271 年珊瑚的 Sr/Ca 记录 显示热带驱动是太平洋年代际尺度气候变化的重要驱动机制[16]，大堡礁近 420 年珊瑚的 Sr/Ca、U/Ca 和 δ 18O 的组合研究显示全球小冰期气候在一定程度上是热带太平洋水汽加强向极地传输所致[17]。总之，来 源于热带的、非常有限的珊瑚记录业已揭示出低纬度热带海区在全球气候变化中起着相当关键的作用！因此，世界上一些大型的气候研究计划[如气候变率与可预测性研究计划（CLVAR）]都明确指出，在低 纬度海区应该用珊瑚作为载体重建过去年际到年代际的气候序列。

从我国南海珊瑚礁的角度来看，珊瑚礁是南海最重要、最具特色的生态系统，直接影响到我国南海 海域约 3 000 000km2 的生态特征。从近赤道的曾母暗沙（约 4°N），到南海北部雷州半岛、涠洲岛（20°N～ 21°N）以及台湾南岸恒春半岛（24°N）都分布着珊瑚礁；从分布区域来看，我国南海珊瑚礁可大体分为 南沙群岛、西沙群岛、中沙群岛、东沙群岛、海南岛、台湾岛和华南大陆沿岸等七大区域；包括环礁、 台礁和岸礁等多种类型；其发育历史可追溯至早中新世或晚渐新世。与世界其他海域的珊瑚礁一样，南 海珊瑚礁一直在南海的生物多样性维护、生态资源供给等方面发挥着极其重要的作用。在当今全球珊瑚 礁急剧退化的大环境下，南海珊瑚礁也未能幸免，其退化速率甚至高于全球平均值。例如，从最能反映 珊瑚礁健康状况的活珊瑚覆盖度这一指标来看，南海北部大亚湾海区活珊瑚覆盖度从 1977 年的 77%下降 到 2008 年的 15%[18]，海南三亚鹿回头岸礁从 1960 年的 80%～90%下降到 2009 年的 12%[19]，西沙群岛永 兴岛从 1980 年的 90%下降到 2008～2009 年的 20%[20]，总体来说这三个礁体活珊瑚覆盖度在过去 50 年内 下降都达 80%以上[21]，严重影响到了南海的生态安全。研究的这三个礁体只是南海珊瑚礁的缩影，今天 的南海已经没有了原始状态的珊瑚礁。

因此需要对南海珊瑚礁生态系统及其生态功能给予高度关注，迫切需要一批专业人才来规划、管理、 保护和可持续开发利用南海的珊瑚礁。

以造礁珊瑚为核心的珊瑚礁生态系统具有丰富的生物多样性、极高的初级生产力、快速的物质循环 等特点，被称为“蓝色沙漠中的绿洲”“海洋中的热带雨林”，迄今为止地球上还没有发现像珊瑚礁一 样支持众多物种的其他生态系统。因此长期以来，人们一直以“生态关键区”（ecologically critical area） 来看待珊瑚礁生态系统。除了具有极高的生物多样性、丰富的资源（如海产品、药品、建筑和工业原材 料等）之外，珊瑚礁还具有科学研究以及防浪护岸、保护环境、休闲娱乐等众多功能。据初步统计，健 康的珊瑚礁每年每平方千米产鱼 35t，全球约 10%的经济鱼类来源于珊瑚礁区，而全球 5 亿人不同程度地 依赖于珊瑚礁获得食物[1]。

从科学研究的角度来看，对环境变化极其敏感的珊瑚礁还是一系列环境信息的重要载体，是新物种、 新基因、新药品等的重要源地，直接参与全球碳循环。珊瑚礁独特的海（海洋）-陆（岛屿）-空（大气） 三维结构，使它与一系列的学科如地质、地理、工程、环境、生物、生态、水文、气象、遥感、物理、 化学、药物学、天文、考古等直接相关，近年来深水机器人的试验也选择在珊瑚礁区，深海研究也以珊 瑚礁为依托。从全球变化的角度来看，珊瑚礁作为高分辨率环境变化的重要载体，对揭示气候变化过程、 事件和机制等做出了重要贡献。在国际顶级科学刊物 Science 和 Nature 上平均每年至少有 20 篇与珊瑚礁 研究相关的报道；我国南海珊瑚礁的初步研究已经显示出了其在风暴、海平面、温度和厄尔尼诺（El Niño） 等高分辨率环境记录研究中的巨大潜力。

全球变化是当今社会的热点，与人类的生存息息相关。从全球变化的角度来说，热带海洋珊瑚礁一 直是优先关注的重点对象，主要有以下几个方面的原因。

第一，珊瑚礁对全球环境和人类社会的极端重要性。分布于热带海洋的珊瑚礁，是集生态资源、环 境调节、休闲娱乐、海岸保护、国土安全、矿产油气和科学文化等于一体的重要的海洋生态系统，对人 类社会和海洋生态环境的健康与可持续发展起着至关重要的作用。虽然分布于 110 个国家的珊瑚礁只占 全球海域总面积的约 0.5%，但珊瑚礁区的生物种类则占海洋生物总量的 30%，包括 4000 多种鱼类和 800 多种珊瑚[2, 3]。在陆地资源日益短缺的今天，热带海洋的珊瑚礁理应发挥越来越重要的作用。

第二，珊瑚礁对全球变化的敏感性和脆弱性。高生物多样性、高经济价值的珊瑚礁生态系统，在 全球变化影响下，近几十年来处于急剧退化之中，被预言可能是因为全球变化而失去的第一个生态系 统。从最能反映珊瑚礁健康状况的指标—— 活珊瑚覆盖度来看，世界上对珊瑚礁保护最好的澳大利 亚大堡礁在 1960～2003 年活珊瑚覆盖度从约 50%下降到约 20%[4]，加勒比海珊瑚礁区在 1977～2001年活珊瑚覆盖度从约 50%下降到约 10%[5]。从最能反映珊瑚健康状况的指标——珊瑚钙化率来看，跨 度约 2000km 的大堡礁自 1990 年以来珊瑚钙化率下降了 14.2%，这种大幅度的下降是过去 400 年来从 未出现过的现象[6]。全球已知的 845 种珊瑚中，约 1/3 的种类（32.8%）面临灭绝的威胁[3]。对全球而 言，约 20%的珊瑚礁已经彻底消失，约 25%的珊瑚礁处于威胁状态，约 60%的珊瑚礁可能在 2030 年 消失，现在世界上没有完好保存的珊瑚礁[7, 8]，全球变化引起的海水变暖和酸化被认为是导致珊瑚礁 退化的最主要原因。许多研究预测显示，若全球变化趋势得不到有效控制，则珊瑚礁难以幸存至 21 世纪末[9-13]。

第三，珊瑚礁是记录全球变化的重要载体，能够准确记录不同时间尺度热带海洋环境的变化过程及 其与全球变化相互作用的机制。珊瑚具有对环境变化极其敏感（如高温将导致珊瑚热白化、低温将导致 珊瑚冷白化、海水酸化将减缓珊瑚钙化等）、年生长量大（块状珊瑚每年长 1～2cm，记录环境信息的时 间分辨率可达月；枝状珊瑚生长更快）、年际界线清楚（像树轮一样）、连续生长时间长（一般块状珊 瑚可连续生长 200～300 年，最长达 800 年左右）、环境信息记录准确（如珊瑚骨骼 Sr/Ca 记录月分辨率 海水温度的准确度高于±0.5℃[14]、文石质骨骼适合高精度的铀系测年（如 12 年±1 年）、分布广等特点[15]， 是高分辨率地记录过去环境变化过程的重要载体，并在揭示低纬度热带海区环境变化过程及其在全球气 候变化中的作用等方面发挥着重要功能。例如，印度洋近 194 年的珊瑚 δ 18O 的记录显示太平洋可能通过 厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）遥相关驱动其他区域年代际气候变化，南太平洋近 271 年珊瑚的 Sr/Ca 记录 显示热带驱动是太平洋年代际尺度气候变化的重要驱动机制[16]，大堡礁近 420 年珊瑚的 Sr/Ca、U/Ca 和 δ 18O 的组合研究显示全球小冰期气候在一定程度上是热带太平洋水汽加强向极地传输所致[17]。总之，来 源于热带的、非常有限的珊瑚记录业已揭示出低纬度热带海区在全球气候变化中起着相当关键的作用！因此，世界上一些大型的气候研究计划[如气候变率与可预测性研究计划（CLVAR）]都明确指出，在低 纬度海区应该用珊瑚作为载体重建过去年际到年代际的气候序列。

从我国南海珊瑚礁的角度来看，珊瑚礁是南海最重要、最具特色的生态系统，直接影响到我国南海 海域约 3 000 000km2 的生态特征。从近赤道的曾母暗沙（约 4°N），到南海北部雷州半岛、涠洲岛（20°N～ 21°N）以及台湾南岸恒春半岛（24°N）都分布着珊瑚礁；从分布区域来看，我国南海珊瑚礁可大体分为 南沙群岛、西沙群岛、中沙群岛、东沙群岛、海南岛、台湾岛和华南大陆沿岸等七大区域；包括环礁、 台礁和岸礁等多种类型；其发育历史可追溯至早中新世或晚渐新世。与世界其他海域的珊瑚礁一样，南 海珊瑚礁一直在南海的生物多样性维护、生态资源供给等方面发挥着极其重要的作用。在当今全球珊瑚 礁急剧退化的大环境下，南海珊瑚礁也未能幸免，其退化速率甚至高于全球平均值。例如，从最能反映 珊瑚礁健康状况的活珊瑚覆盖度这一指标来看，南海北部大亚湾海区活珊瑚覆盖度从 1977 年的 77%下降 到 2008 年的 15%[18]，海南三亚鹿回头岸礁从 1960 年的 80%～90%下降到 2009 年的 12%[19]，西沙群岛永 兴岛从 1980 年的 90%下降到 2008～2009 年的 20%[20]，总体来说这三个礁体活珊瑚覆盖度在过去 50 年内 下降都达 80%以上[21]，严重影响到了南海的生态安全。研究的这三个礁体只是南海珊瑚礁的缩影，今天 的南海已经没有了原始状态的珊瑚礁。

因此需要对南海珊瑚礁生态系统及其生态功能给予高度关注，迫切需要一批专业人才来规划、管理、 保护和可持续开发利用南海的珊瑚礁。

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信息来源：科学出版社

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