造礁石珊瑚能量供给模式的季节性变化及其生态意义

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珊瑚礁生态系统是目前地球上生物多样性最高的生态系统之一,但是在全球变暖的背景下珊瑚礁一直处于热白化威胁之中。从能量供给的角度来看,白化的珊瑚体内共生虫黄藻大量丢失,这会导致珊瑚通过转移共生虫黄藻光合作用提供的能量的减少。然而在虫黄藻减少的情况下,珊瑚如何维持能量供给的稳定性尚不明确。本研究收集了2020年春季(3月)和夏季(6月)在南海西沙群岛采集的89个珊瑚样本,包括四个属:环境耐受性相对较强的块状的蜂巢珊瑚属Favia(N=27)和滨珊瑚属Porites(N=18),以及相对脆弱的枝状的鹿角珊瑚属Acropora(N=21)和鹿角杯形珊瑚属Pocillopora(N=23)。测量其生理参数(虫黄藻密度、叶绿素a含量、组织生物量、脂质含量和脂质占比),结合可以指示珊瑚自养能力(光合作用)及异养能力(摄食)的稳定碳同位素指标,探讨南海造礁石珊瑚的能量供给模式的季节性变化及其生态意义。主要得出以下结论:(1)珊瑚的生理参数存在季节性变化,其光合自养能力会响应生理参数的季节性变化从而导致珊瑚的能量供给模式出现变化。共生虫黄藻密度(ZD)和所有四个属珊瑚的光合作用强度(δ13Cz值)在夏季都降低了。在这种情况下,珊瑚可以通过从自养营养切换到异养营养来维持日常代谢能量(DME)需求。(2)脂质储备可能是除了自养和异养提供的能量之外的珊瑚能量供给体系的重要组成部分。珊瑚在夏季由于高温而导致的自养下降时,需要调整营养模式来维持能量供给,即异养摄食强度增加。此外,珊瑚还可以通过消耗脂质储备来为其提供能量,维持能量供给稳定。在这种情况下,拥有相对较强异养能力的块状的蜂巢珊瑚属Favia和滨珊瑚属Porites对于脂质的依赖较低(脂质占比在夏季分别只下降了2.13%和2.46%);异养能力相对较弱的枝状的鹿角珊瑚属Acropora和鹿角杯形珊瑚属Pocillopora则相对更加依赖于消耗自己的脂质储备来维持其能量供给的稳定(脂质占比在夏季分别下降了19.90%和17.19%)。块状的蜂巢珊瑚属Favia和滨珊瑚属Porites的能量供给稳定性更高。(3)珊瑚可以通过灵活调整营养方式以及消耗脂质储备来维持其能量供给的稳定,这可能是提高珊瑚环境胁迫耐受性和抗白化能力的重要因素之一。
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