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这项研究利用现场数据收集和航拍图像测量了夏威夷霍瑙瑙湾珊瑚礁的生长速度。研究人员发现，由于该地区过度捕捞，海胆数量激增，珊瑚礁正受到侵蚀。此外，珊瑚礁还受到气候变化和水污染的威胁，其生长速度不足以抵消海胆造成的侵蚀。
随着珊瑚礁努力适应海水变暖、严重污染和海平面上升，海胆数量的激增正威胁着夏威夷一些珊瑚礁的恢复。
一项新研究描述了这一现象，该研究利用现场实地考察和航拍图像追踪夏威夷霍瑙瑙湾珊瑚礁的健康状况。北卡罗来纳州立大学地理空间分析中心博士生、该研究的第一作者凯利?范?沃西克 (Kelly van Woesik) 表示，过度捕捞是海胆数量激增的主要原因。
“这些地区的捕鱼活动大大减少了以海胆为食的鱼类数量，导致海胆数量大幅增加，” 范?沃西克说道。“我们发现有些区域每平方米大约有 51 只海胆，这是世界上海胆种群密度最高的地区之一。”
范?沃西克说，这些海胆侵蚀着珊瑚礁，而珊瑚礁的生长速度已经不健康了。气候变化造成的水污染和水温过高，使珊瑚的繁殖和生长环境变得恶劣，珊瑚礁也更难以跟上海胆侵蚀的速度。
珊瑚礁的生长通常以净碳酸盐产量来衡量，即每平方米一年内产生的碳酸钙量。范?沃西克表示，20 世纪 80 年代的早期研究发现，夏威夷一些地区的碳酸盐产量约为每平方米 15 公斤，这表明珊瑚礁正在健康生长。然而，如今霍瑙瑙湾的珊瑚礁平均净碳酸盐产量仅为每平方米 0.5 公斤，这表明珊瑚礁生长非常缓慢。
通过结合现场水肺潜水收集的数据和空中拍摄的图像，范?沃西克确定，珊瑚礁需要保持平均 26% 的珊瑚覆盖率才能与海胆侵蚀的速度持平，而更高的覆盖率才能继续生长。她说，所有深度的平均珊瑚覆盖率为 28%，但在侵蚀程度较重的浅水区，仍然需要近 40% 的覆盖率才能保持平衡。
对于环绕岛屿的岛屿而言，像霍瑙瑙湾这样的珊瑚礁为抵御海浪侵蚀提供了重要的海岸保护，吸收了高达 97% 的海浪能量。它们对这些地区的经济也至关重要，因为这些地区的经济依赖于珊瑚礁和栖息在那里的鱼类。范?沃西克表示，这项研究凸显了该地区需要加强渔业管理，以增加以海胆为食的肉食性鱼类种群数量。
“如果没有这些天敌的帮助，珊瑚礁就无法抵御侵蚀，而这些珊瑚礁对于保护其周围的岛屿至关重要，” 她说。“如果不立即采取行动，这些珊瑚礁就有可能被侵蚀到无法挽回的地步。”
这项研究题为《扩大珊瑚礁碳酸盐生产：海胆生物侵蚀抑制夏威夷珊瑚礁生长》，发表于《公共科学图书馆?综合》（PLOS One）。合著者包括亚利桑那州立大学的李继伟和格雷戈里?P?阿斯纳。
—pitchford—
编者注：本文摘要如下。
“扩大珊瑚礁碳酸盐生产：海胆生物侵蚀抑制夏威夷珊瑚礁生长”
作者：北卡罗来纳州立大学的 Kelly van Woesik；亚利桑那州立大学的 Jiwei Li 和 Gregory P. Asner。
出版日期：2025 年 5 月 28 日，PLOS One
DOI: 10.1371/journal.pone.0324197
摘要：珊瑚礁为全球数百万人提供重要的社会、经济和生态服务。然而，气候变化和当地人类活动的压力因素正在全球范围内破坏珊瑚礁，损害其构建框架的能力和相关功能。珊瑚礁碳酸盐预算可以定量衡量其生长和功能状态，但利用遥感技术来扩大这一指标的规模仍然有限。本研究利用基于人口普查的夏威夷霍瑙瑙湾不同深度的实地调查来检验碳酸盐的生产率，并利用基于机载成像光谱的高分辨率底栖生物覆盖数据扩大了整个海湾的估算值。在 2 至 17 米的深度梯度上，平均净碳酸盐产量约为 0.5 kg CaCO3 m-2y-1，在 3 米和 6 米深度处分别为 - 2.1 至 2.4 kg CaCO3 m-2y-1。使用 2 米分辨率的活珊瑚覆盖图，获得了均方根误差最小的缩放模型。海胆密度平均为 51 只 / 平方米，是全球有记录以来珊瑚礁中最高的密度之一。随后海胆的强烈生物侵蚀抑制了估计的珊瑚礁生长潜力，特别是在 < 6 米的浅礁中。现场估计的净碳酸盐产量转化为垂直珊瑚礁增生约 0.5 毫米 / 年，表明目前形态的珊瑚礁跟不上夏威夷西部海平面上升的速度（3.55 毫米 / 年）。这些结果表明需要改善霍瑙瑙湾的渔业管理，以增加食肉鱼的数量，从而有助于降低海胆密度并提高珊瑚礁生长能力。至关重要的是，目前需要约 26% 的活珊瑚覆盖率才能维持各深度的正净产量。这项研究证明了通过整合现场测量和机载成像光谱来监测碳酸盐生产的实用性，并强调了夏威夷西部制定管理决策的必要性，以增强珊瑚礁的弹性碳酸盐预算。
