我國珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

王明婷，公維潔，韓 玉，齊 丹，王燕芳，許世桃

(海南熱帶海洋學(xué)院，海南 三亞 572022)

1 引言

珊瑚礁(coral reef)是由碳酸鈣物質(zhì)組成的珊瑚蟲骨骼在數(shù)百年至數(shù)千年的生長過程中形成的，它為海洋生物提供了生活環(huán)境，種類繁多的珊瑚礁具有極高的生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟學(xué)價值。珊瑚礁是大自然對大海的一種饋贈，也是對海洋生態(tài)系統(tǒng)的一種保護。

2 珊瑚礁簡介

2.1 珊瑚礁的構(gòu)造和形成

珊瑚礁是由碳酸鈣物質(zhì)長期沉淀的結(jié)果，是大海中一個特別的生態(tài)系統(tǒng)。各種動植物(貝殼類、碳酸鈣質(zhì)遺骸、有孔蟲等)，經(jīng)過長時間的堆積形成常說的珊瑚礁[1]。珊瑚礁必需在適宜的水溫、鹽度(28%以上)、清潔無污染的海域中才能生長下去。

2.2 中國珊瑚礁的分布

珊瑚礁分布范圍寬廣，物種茂盛。珊瑚礁一般生活在熱帶和亞熱帶陽光富足的淺水海區(qū)，從海水表層到水深約40 cm處，也有部分可深至60 m[2]，最適合海水鹽度為27%～38%，水溫要求在20 ℃以上，最佳溫度是26～29 ℃，其中溫度低于18 ℃則不能生存，最高溫度為36 ℃。在我國，珊瑚礁多生長在南部沿海區(qū)域，如廣東、廣西近海、海南環(huán)島(三亞、文昌、昌江等地)、臺灣海峽等，在這些地方孕育著極其獨特的熱帶珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)，它是多種海洋生物以及爬行類最適宜的棲息之地。

2.3 珊瑚礁的種類

珊瑚礁的種類根據(jù)礁體和海岸線的關(guān)系而劃分，分成三大類。

(1)岸礁，也稱裙礁。珊瑚礁初期在新形成的火山島嶼邊上以裙礁的類型成長，當(dāng)然，裙礁緊密連著大陸或海島，靠陸地邊緣生長，它賴以發(fā)育的海岸可以是堅硬的火山巖或者各種基巖海岸。

(2)堡礁，又稱離岸礁。隨著島嶼下移或海平面升高，珊瑚礁在中央的瀉湖作用下接著成長發(fā)育，珊瑚礁由岸礁生長成堡礁。顧名思義，海岸和離岸礁間有著一條瀉湖，地勢兇險，共存的海洋生物物種繁多，所以它既是一個生態(tài)系統(tǒng)，又是一個神奇美麗的自然景觀。

(3)環(huán)礁，最后海島下移全部被海水吞沒，發(fā)展成環(huán)礁。它的礁體通常呈圓形或不規(guī)則的環(huán)形，成環(huán)狀或部分環(huán)狀的島嶼，中央環(huán)抱著瀉湖，因為受到生長環(huán)境限制，所以環(huán)礁分布在赤道兩側(cè)南、北回歸線之間的暖和水域。

2.4 珊瑚礁的生態(tài)學(xué)意義和功能

珊瑚礁在整個海洋生態(tài)系統(tǒng)中有著巨大的作用。

(1)珊瑚礁可以維護海洋生物的多樣性，可以給海洋生物提供大量的糧食，是良好的生物繁衍棲息地和庇護所。

(2)珊瑚礁可以保護海岸線。海浪可以把珊瑚的遺骸分解成細(xì)沙，增加海邊的沙灘量，保護海岸帶。

(3)珊瑚礁可以維持漁業(yè)資源，在珊瑚礁區(qū)域內(nèi)，具有物種多樣的魚群。

(4)珊瑚礁有特別的醫(yī)學(xué)價值。珊瑚礁中有很多可制藥的物質(zhì)，甚至有一些能代替人體骨骼。

(5)凈化海水，降低赤潮。無數(shù)細(xì)小的腔腸動物不斷地“吸食”海中的各類微生物和浮游動植被，獲取所需營養(yǎng)并將海水過濾凈化，珊瑚礁價值極高且廣泛。

3 我國珊瑚礁系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

早在三國時期，康泰在《扶南傳》中記錄了南海的珊瑚礁，之后我國對珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的研究相比于國際要滯后許多，直至1937年由馬廷英出版的《珊瑚礁的生長速度與海水溫度的關(guān)系》是我國最早關(guān)于珊瑚礁的研究文獻。近年來我國對珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的研究基本呈逐年上升趨勢，大約在20世紀(jì)90年代進入成熟的研究階段，與國際相比我國更傾向于如何提高造礁能力。國內(nèi)對珊瑚礁的研究主要集中在珊瑚礁生態(tài)意義、影響珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的各種因素、珊瑚礁的保護、珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)自行修復(fù)[3]。

3.1 珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的變化

隨著GDP的上升和人類各種活動向海洋的擴展，珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)功能下降，生物富集度和生產(chǎn)能力降低，生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重失衡。據(jù)估計[4]，2008年第11屆國際珊瑚礁論壇表明，全球1/4的珊瑚正面臨著消失，未來20年最少1/3面臨退化，有研究表明，在自然災(zāi)害和人類活動的破壞下，東南亞地區(qū)遭受損害最為嚴(yán)重。中國南海是赤道兩側(cè)地區(qū)擁有面積最大的珊瑚礁海區(qū)，幾乎有98%分布在南海。徐強等[5]通過考察發(fā)現(xiàn)海南省三亞市海棠灣的蜈支洲島魚礁區(qū)魚類資源局部礁區(qū)魚類總體種類較多，為9～14種，研究揭示沉船礁區(qū)魚類群落的種類組成和體長分布，根據(jù)調(diào)查評估結(jié)果表明，蜈支洲島海洋牧場區(qū)生物多樣性較高，珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)健康狀況良好，人工魚礁建設(shè)對珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)護與恢復(fù)起到了積極作用。王欣等[6]根據(jù)近幾年研究進展，介紹了近岸淺海處生長著豐富珊瑚礁資源的潿洲島，并表明未來的研究重點將集中在紀(jì)錄珊瑚礁的生長環(huán)境變化和珊瑚資源的開發(fā)與保護等相關(guān)內(nèi)容。吳瑞等[7]分析海南省三亞市大東海海灣4～6 m淺水處是造礁石珊瑚發(fā)展豐富地區(qū) ，該區(qū)域擁有9科19屬35種造礁珊瑚，直至2016年8月，該海域鑒定到浮游植物共3門32屬74種，以硅藻、甲藻種類為主。

3.2 珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)

3.2.1 珊瑚移植

珊瑚移植優(yōu)于分枝珊瑚，需要大量的珊瑚。在之前，珊瑚移植在珊瑚礁修復(fù)中有著極大的作用，是修復(fù)珊瑚礁的主要方法，陳瑞等[8]通過調(diào)查研究認(rèn)識到當(dāng)前珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)主要使用珊瑚移植且使用材料為碎石聚氨酯。此外，有許多移植成功的案例：如在湛江市紅樹林區(qū)高位養(yǎng)殖，免去了破壞紅樹林來修筑池塘培育、在海南瓊海海水中培育場做大規(guī)模打樁吊養(yǎng)麒麟菜的實驗、兩次造礁石珊瑚實驗均在海南三亞鹿回頭灣海區(qū)，分別移植44個群落，1年有78.5%珊瑚存活。

3.2.2 人工魚礁

人工魚礁是人工建造的具有三維結(jié)構(gòu)的建筑物，是保護和增殖近海漁業(yè)資源的一項有效的技術(shù)措施，以改善水域生態(tài)環(huán)境為目的。當(dāng)整個珊瑚礁區(qū)的三維結(jié)構(gòu)受到的破壞極其嚴(yán)重甚至已經(jīng)不存在時，傳統(tǒng)的珊瑚移植就起不到恢復(fù)的作用了，于是人們嘗試了人工漁礁，從初期單一的投放到之后和珊瑚移植聯(lián)合，人工漁礁(工程簡單，應(yīng)用范圍廣)一被提出就受到關(guān)注。

3.2.3 珊瑚礁幼體附著

考慮到珊瑚礁移植需要大量的珊瑚來源，直接移植對供體珊瑚本身是一種嚴(yán)重的傷害，也不是每個礁區(qū)都適合珊瑚移植，故需要考慮珊瑚自身的補充-幼體附著。張浴陽等[9]在人工條件下共培育出3700個珊瑚礁幼體并放回到合適的地方，為即將消失的珊瑚增加幼體數(shù)量。王麗娜等[10]為更好的保護珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)，以徐聞珊瑚礁為對象探討了Pb2+、Cd2+這兩種環(huán)境因子對二異角孔珊瑚生長的影響以及珊瑚的耐性。

3.3 珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的保護

3.3.1 法律保護

人為破壞是造成珊瑚礁瀕臨滅絕的因素之一，而其中最為嚴(yán)重的是肆意采挖。人們利用樣式繁多的珊瑚制作工藝品和燒石灰來謀取錢財，如文昌市翁田鎮(zhèn)的許多村莊歷來都以開采珊瑚礁燒制石灰為業(yè)，用來制作房屋，九十年代至今房產(chǎn)事業(yè)迅速發(fā)展，珊瑚系統(tǒng)也迅速受到破壞，除此之外，還有各沿海地區(qū)逐漸發(fā)展旅游行業(yè)，珊瑚工藝品會加速珊瑚礁系統(tǒng)的損害，漁民們對保護珊瑚礁沒有正確的認(rèn)識，非法采挖、過渡捕撈、海景房的大量建造等都嚴(yán)重破壞珊瑚礁。如今對于珊瑚礁的保護法有：《中華人民共和國海洋環(huán)境保護法》(1999)、《中華人民共和國海域使用管理法》(2002)、《中華人民共和國海島保護法》(2009)等。另外為進一步制定和完善相關(guān)法律法規(guī)，文芳等[11]通過分析海南珊瑚礁保護法律制度的現(xiàn)狀及缺陷，認(rèn)為以下五條法律制度有利于創(chuàng)造人與海洋和諧發(fā)展：①加大肆意采挖珊瑚礁的犯罪懲罰；②健全海南珊瑚礁自然保護區(qū)制度；③明確旅游潛水企業(yè)珊瑚礁保護的義務(wù)和責(zé)任；④健全海南珊瑚礁生態(tài)修復(fù)制度；⑤健全海南珊瑚礁非法貿(mào)易的監(jiān)管制度。

3.3.2 保護方法

在保護和發(fā)展珊瑚礁這條偉大而漫長的道路上，有法律制約的同時也要有科學(xué)的方法加以配合，堅持三不原則：不破壞、不損害、不非法買賣珊瑚。當(dāng)然，除了普及珊瑚礁保護意識、合理利用珊瑚資源、建立海洋保護區(qū)之外，徐兵等[12]還研究了珊瑚礁遙感監(jiān)測方法，討論了該方法的可行性。另外，三亞利用牙龍灣珊瑚礁海底景觀優(yōu)勢開展?jié)撍退侣接^賞旅游，創(chuàng)造出政府與企業(yè)共同管理牙龍灣保護區(qū)的模式。此外，趙煥庭等[13]提出的驅(qū)動力—壓力—狀態(tài)—影響—反應(yīng)模型(DPSIR)的可持續(xù)發(fā)展管理模式。

3.3.3 保護政策

國家和政府的支持是保護該生態(tài)系統(tǒng)的有力保障，蔡雪芹[14]提出可加大專項目經(jīng)費投入，鼓勵開展珊瑚人工繁殖和生態(tài)修復(fù)研究。施藴文等[15]以徐聞縣、大鵬灣和大亞灣為研究對象結(jié)合可持續(xù)發(fā)展理論對廣東省珊瑚礁進行了全方位的研究并提出了相應(yīng)的保護對策，五屆人大四次會議建議加大珊瑚礁生態(tài)環(huán)境保護與修復(fù)力度，2016 年 11 月 30 日閉會的海南省五屆人大常委會第二十四次會議表決通過了《海南省珊瑚礁和硨磲保護規(guī)定》[16]，該法規(guī)已于 2017年 1 月 1 日起實施。

4 發(fā)展趨勢

珊瑚礁具有極高的研究價值，在生態(tài)學(xué)、地質(zhì)學(xué)、環(huán)境保護學(xué)和醫(yī)藥學(xué)都已有突出的貢獻。2016年我國有關(guān)珊瑚礁的研究達到了最熱的程度，至今共有3000多篇相關(guān)研究文章，但是很少涉及珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)保護研究方面，據(jù)查閱在2002年之后才逐步出現(xiàn)相關(guān)研究。近25年來國家極重視海洋環(huán)境與資源的管理立法工作，陸續(xù)成立了各地珊瑚礁的保護區(qū)和公布了若干法律與資源的管理[17]。例如徐聞珊瑚礁自然保護區(qū)、三亞珊瑚自然保護區(qū)(1990年)和海峽兩岸珊瑚礁生物學(xué)與海洋保護區(qū)研討會(2005年)。但是我國目前對珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的研究深度還不夠，應(yīng)該著重從以下幾個方面開展珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的研究。

4.1 開展我國珊瑚礁生態(tài)修護建設(shè)研究

受到人為、自然等各方面壓力的影響，我國的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)正趨于退化。海南是全國擁有珊瑚礁面積最大的城市，珊瑚礁覆蓋度從1998年的40%降到2007年不足20%，廣東徐聞珊瑚從2000年的40%覆蓋率下降到2008年的不足7%，廣西潿洲島近10年的珊瑚覆蓋率從19.6%降至10.1%。因此我國有必要加大對珊瑚礁的修復(fù)研究力度和研發(fā)制作人工生物礁。

4.2 開展珊瑚人工繁殖、養(yǎng)殖和移植基礎(chǔ)研究

面臨著珊瑚礁逐漸滅絕的危機，珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)是否可以修復(fù)、如何修復(fù)、修復(fù)的怎么樣都是日后學(xué)者們要抓緊和深入的主要探究方向。在這些問題的根本上我國可以在各個珊瑚礁庇護海區(qū)采集珊瑚幼蟲進行人工培養(yǎng)，珊瑚礁對環(huán)境的要求苛刻使人們在進行人工養(yǎng)殖和移植的基礎(chǔ)上要嚴(yán)格從光照、溫度、鹽度、流速等全方面對珊瑚礁生長環(huán)境進行調(diào)查研究并試驗，建立我國珊瑚礁人工養(yǎng)殖與繁殖模式，加速珊瑚生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)，為珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)提供豐富的基礎(chǔ)，為海洋做一份貢獻。

4.3 開展珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)經(jīng)濟研究

研究珊瑚礁的生態(tài)經(jīng)濟價值是為了更好地保護該生態(tài)系統(tǒng)，讓更多的人明白保護珊瑚礁的重要性。它不僅對人類有醫(yī)藥價值、可以提供觀賞珊瑚和熱帶魚類貿(mào)易等，它還能維護海洋生物多樣性和為海洋生物提供大量食物，是適宜的繁殖棲息之所，它可以維護海洋的平衡，造福人類。

4.4 保護和管理珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的研究

對于將來珊瑚礁的發(fā)展趨勢，應(yīng)繼續(xù)將重點放在該生態(tài)的管理和保護上，在加強珊瑚礁經(jīng)濟研究的同時，要不斷提醒廣大人民群眾和領(lǐng)導(dǎo)者對保護珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)平衡的重要性，首先從法律上立法獲得保護，對全球范圍內(nèi)的珊瑚礁生態(tài)系進行長時間持續(xù)的觀測和記錄，建立資源生態(tài)信息網(wǎng)絡(luò)，為進一步的科學(xué)研究和交流提供基礎(chǔ)資料。通過執(zhí)行科委攀登計劃第三課題第九專題科研計劃和計算機模擬預(yù)測，進行石珊瑚群落的移植試驗，在生態(tài)學(xué)原理的指導(dǎo)下，擬用增加移植空間來彌補時間的不足，促使珊瑚群落早日恢復(fù)到頂級群落，加快修復(fù)進度。