专栏名称: 生命的智慧
华东师范大学课程《海洋与生命》《水生生物学》《动物学》和《水生生物学原理与进展》师生们的学习感悟。
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Nature | 十年海洋变暖使珊瑚礁生物衰退?

生命的智慧  · 公众号  ·  · 2024-12-31 22:27

主要观点总结

文章讨论了澳大利亚海洋生物多样性在过去十年的变化趋势。根据长期珊瑚礁监测计划的数据,研究者发现大部分物种呈现负年代际趋势,特别是在冷温带地区。文章还分析了物种变化与温度、捕捞等因素的关系,并讨论了保护生物多样性的措施。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

美国国家海洋和大气管理局在天气观测上的预算较高,但对生物多样性的广泛变化的监测缺乏系统。全球灭绝事件的数量和速度都在增加,对全球物种种群趋势的总体了解不足。

关键观点2: 研究方法

整合世界上三个最大的长期珊瑚礁监测项目进行调查,使用标准化的水肺潜水员对物种密度进行计数,共进行2640万次观察。

关键观点3: 研究结果

所有物种种群变化为显著的负年代际趋势。不同温度带的物种变化与物种性状有关,如体型、最大深度、纬度跨度等。研究者还利用颜色区分了物种数量下降和上升的趋势,并在地图上展示。此外,分析了各区物种种群密度随纬度的年度趋势,发现冷温带物种数量变化呈明显下降趋势。

关键观点4: 讨论与分析

当前温度变暖对于生物多样性丧失带来的影响大于人类捕捞。温带珊瑚礁灭绝风险大于热带。为了保护生物多样性,需要进行物种定期记录,扩大海洋监测计划,建立更多的管理重点、投资和研究来保护与温带近海生境相关的全球生物多样性价值。

关键观点5: 结论

澳大利亚地区在2016年之后大部分地区物种呈现下降趋势,尤其是冷温带相关地区。温度变化对珊瑚礁生物多样性有重要影响,需要采取措施保护生物多样性。


正文

研究背景


2021年,美国国家海洋和大气管理局应用于天气观测预算为54亿美元,但 没有国家系统地监测生物多样性的广泛变化

根据过去一个世纪记录在案的全球大约290次灭绝事件,现在的灭绝率至少是地球历史上速度的100倍,但这也只是一个保守估计。


地球上100多万个已知物种中,只有不到 10%的物种被列入国际自然保护联盟 (IUCN)濒危物种红色名录,说明当下 对全球物种种群趋势的总体了解不足

海洋领域的种群数量变化 隐藏在海面之下,数据的 缺乏更加严重 。与陆地系统相比,可用于评估海洋生物多样性状况的信息要少得多。

长期的渔业捕鱼量统计由于种群的繁衍和捕捞量的变化而变得难以统计;其他大型观测数据集,如浮游生物调查,很少涵盖该物种的全部分布范围。

而定量的 长期珊瑚礁监测计划 涵盖了极其丰富的系统,可能对了解海洋生态系统大范围变化的幅度至关重要。

项目联合:整合世界上三个最大的长期珊瑚礁监测项目(Reef Life Survey, AustralianTemperate Reef Collaboration, the Australian Institute for Marine Sciences’ Long Term Monitoring Program)








实验方法


调查时间:1992年~2021年

研究方法:使用标准化的水肺潜水员对50米长的样带中的物种密度进行计数,共进行2640万次观察。

研究对象:澳大利亚分布的1991种海洋鱼类、1234种流动无脊椎动物、321种珊瑚和463种大型藻类。


调查方法:

鱼类\脊椎动物:潜水员沿着50米长的样线进行水下目视调查,从样线向外延伸,在5米宽的区域内搜索大鱼,在1米宽的区域内搜索小鱼或隐鱼。

大型无脊椎动物:RLS和ATRC潜水员以50米×1米为样方,对大型移动无脊椎动物(>1厘米)进行计数。

大型藻类:ATRC潜水员以50米×1米为样方,对5个样方进行计数,每个样方取10个点调查大型藻类,每个点为0.25平方米,共50个。

珊瑚:RLS潜水员沿50m样线拍摄20个样方,每个样方约0.2平方米。使用Squidle+程序,在每张图像上根据五棱形网格选取5个点,记录每个点的珊瑚,共100个。


研究结果





01

研究者根据澳大利亚所有记录该物种的地点的平均海面温度来区分,分成了三个带即热带、暖温带、冷温带。主要分析物种有珊瑚虫、大型藻类、可移动无脊椎动物、脊椎动物(以及所有物种)。以2010年的物种量作为单位1,进行比较2011-2021年10年的物种变化趋势,做出了关于澳大利亚过去十年之间物种丰度变化图。


总体趋势:所有物种种群变化为显著的 负年代际趋势。


那么各个温度带物种变化具体是有哪些因素有关呢?一起来看看!

研究者根据六个物种性状(最大体积、最大深度、纬度跨度等,其中 截距 即特征值为0时的平均物种数量变化)预测的种群趋势建立了多元线性回归模型,结果如下:

具体分析:

热带:

1、脊椎动物——趋势下降

体型:负相关,体型↑,趋势↓

发生频率:正相关,发生频率↑,趋势↓

2、移动无脊椎动物——趋势上升

暖温带:

1、脊椎动物

体型:负相关,体型↑,趋势↓

2、移动无脊椎动物——趋势下降

体型:正相关(与热带地区相反)

冷温带:总——下降

1、脊椎动物

体型:正相关,体型↑,下降趋势越小

2、移动无脊椎动物——下降

体型越小、深度越深、温度亲和力越高的移动无脊椎动物存活率越高。





02

之后研究者将下降与上升趋势利用颜色的区别展示在地图上(热带珊瑚与温带大型藻类绘制于同一张地图),其中,红色—下降,蓝色—上升,颜色越深,趋势越强。



关于下降:处于温带的塔斯马尼亚岛脊椎动物与移动无脊椎动物数量显著下降。

关于上升:种群数量显著增加的物种比例相对较低,且在整个澳大利亚范围内保持一致。




03

随后,研究者将澳大利亚以10纬度分成四个区,分析各区物种种群密度随纬度的年度趋势。

备注:纵轴-年度变化;横轴-年份

总体变化:

2008~2015年——普遍增加;

2015~ 2021 年——普遍下降。

其中, 冷温带物种数量变化则呈明显的下降趋势。





04

之后研究者将澳大利亚分成六个区域如下图所示,并将各区域的纬向格局进行解析(左图),解释了与海面温度变化的对应关系,平均温度与2008年数值的偏差用一条虚线表示;在此基础上,具体分析了各区域珊瑚礁各物种的变化趋势(右图)。


发现研究地区在过去十年平均 增加0.5℃ ,尤其处于温带的塔斯马尼亚岛。总体分析,得出结论: 澳大利亚地区在2016年之后大部分地区物种都是呈现下降的趋势,尤其是冷温带相关地区。

此温度变化对于处在澳大利亚北部的珊瑚具有何影响呢?


关于这方面,报道与研究数据具有一定的冲突。

报道: 2016年北部的珊瑚大量死亡,此后进一步加剧; 2018年脊椎动物和珊瑚急剧下降。

而实验数据表明:







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