主要观点总结
文章介绍了珊瑚礁生态系统中珊瑚与其共生单细胞藻类之间的紧密共生关系，以及这种关系对珊瑚生长和珊瑚礁生物多样性的重要性。文章指出珊瑚宿主通过养殖和消化共生体来获取营养，满足其生长需求。同时，全球变暖可能导致海洋营养层变化，影响珊瑚获取营养，从而引发珊瑚漂白和死亡，对海洋生态造成严重影响。
关键观点总结
关键观点1: 珊瑚与其共生单细胞藻类之间的共生关系。
文章详细描述了珊瑚与其共生单细胞藻类之间的共生关系，这种关系基于营养交换。珊瑚宿主通过养殖和消化共生体来获取周围水中的溶解性无机N和P，以满足其营养需求。
关键观点2: 全球变暖对海洋营养层的影响。
全球变暖可能导致海洋温度上升和营养层加深，导致溶解性无机营养素的区域耗竭，从而影响珊瑚获取营养，引发珊瑚漂白和死亡。
关键观点3: 珊瑚宿主获取营养的途径。
珊瑚宿主通过消化共生体获取营养素的机制在贫营养水域中尤为重要。当食物和营养供应不足时，珊瑚可以恒定的消化率继续食用共生体，以维持其生产力。
正文
珊瑚礁依赖于珊瑚与生活在其细胞内的数十亿单细胞藻类之间的共生关系，这种亲密的共生关系是基于营养交换的
达尔文在1836年左右到印度洋东部基林群岛研究珊瑚生态，他发现基林群岛的地面上，动植物的数量和种类并不多。但在陆地几米远的珊瑚礁里，现象却千奇百怪，成千上万的生物都在蓬勃生长，其壮观程度堪比热带雨林。这让他很困惑，为何在营养极少的水域里却生存着大量的生物，其生态位的数量多得惊人。
图a、d互为对照，黑点代表珊瑚表面积，白点代表共生体密度，同一时期a图限制组失去一半以上共生体，面积仅增加60%，两者变化趋势相近，都是先快后慢，说明两者存在一定联系。d图营养丰富组共生体密度不变，面积增加近三倍，表明宿主和共生生物量同时增加。c图是营养充足组和有限组质量变化的对比，营养充足组增长速度越来越快，而有限组速度不断减缓，到最后几乎不再生长。b图记录了不同时期每组珊瑚的生长状况。可以看到两组珊瑚都有生长，相较之下营养充足组生长较多。营养有限组最后都出现了白化现象，且在0～56天这个阶段变化最大，正好可以与左图的共生体密度快速减少对应上。反观营养充足组整个阶段几乎没有出现白化现象，跟共生体密度不变有一定联系。
暴露于溶解的无机营养脉冲的珊瑚比对照组平均生长约 3.7 倍。
含N
15
的 DNA 比对照组高约200倍以上，宿主组织中的N
15
量在共生体含N
15
量中占比大，N有效地从共生体转移到宿主，验证了藻类被作为食物食用的假说。
expected：宿主不消化共生体预期
modelled：宿主以共生体为食模型
ovserved：观察
观测到的共生体数量增加以及根据宿主连续移除共生体的模型重现观测到的数量增加。
预期增加，以及在营养限制条件下培养的珊瑚中共生体数量的观察和模拟减少。
在营养充足条件下203天和营养限制条件下84天内，珊瑚共生体缺失数量与珊瑚生长（以面积增加衡量）之间的相关性。
总的来说，测量了共生体细胞的增长率范围和珊瑚宿主消化和移除的共生体细胞范围一致
这种相关性清楚地表明珊瑚宿主“养殖”共生体并定期消化一部分共生体群体以满足其营养需求。这一结论进一步得到支持的是，在转移到营养限制条件下后，珊瑚在约4周内继续以类似于营养充足系统中的速率生长。它们相关的面积增加与共生体数量的同步减少高度相关.
实验结果表明，珊瑚动物可以养殖它们的共生体，并通过食用共生体库存来获取周围水中的一池溶解性无机 N 和 P，否则它们将无法获取。如果溶解性 N 和 P 的量足够，食用共生体代表一种机制，可以完全满足珊瑚生长的营养需求。在这些条件下，珊瑚在本质上与完全 C、N 或 P 自养生物（如植物、藻类和光合原核生物）相似。当食物和营养供应太低时，以恒定的消化率继续食用共生体可以作为一项紧急措施，在有限的时期内维持其生产力，直到共生体库存耗尽并导致珊瑚漂白。然而，如果珊瑚不能以满足共生关系双方需求的数量吸收 N 和 P，那么在贫营养水域中食用它们的共生体最终可能导致珊瑚死亡。研究为解释珊瑚礁在达尔文开创性工作之后一直困扰科学家的看似贫瘠的海洋水域中生长的原因提供了缺失的一块拼图。
全球变暖可能导致海洋温度上升和营养层加深，尤其是在贫营养热带海洋的一些珊瑚礁岛屿和环礁附近，导致溶解性无机营养素的区域耗竭。缺乏溶解性无机形式的氮和磷将直接剥夺共生珊瑚的主要营养来源，并对其另一个主要有机氮和磷来源产生负面影响，因为营养贫瘠水域的整体生产力降低。缺乏足够的营养素供应可能导致珊瑚漂白和死亡，并加剧全球变暖对海洋生物多样性和数百万人生计的严重影响。
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此外，珊瑚宿主通过消化共生体获取营养素的机制可能在未来变化中起着重要作用。
演讲：周之涵，敬皓然
指导老师
：姜晓东
参考文献：
Reef-building corals farm and feed on their photosynthetic symbionts. Nature, 2023, 620: 1018-1024
