防污释放涂层显著抑制珊瑚播种装置生物定殖：提升珊瑚礁修复效率的新策略

为应对珊瑚幼体（spat）高死亡率（70–90%）的关键瓶颈，澳大利亚海洋科学研究所团队在Davies Reef开展46周现场实验，评估两种商用非杀生性防污释放涂层（FRC）和石蜡涂层对陶瓷珊瑚播种装置的防护效果。结果表明：FRC处理的核心区域比未涂层对照组减少83%早期生物定殖（主要为甲壳藻（CCA）和藻类），最佳涂层FRC2维持10倍以上洁净表面积，且珊瑚可成功覆盖涂层。该技术为提升珊瑚幼体存活率至尺寸逃逸阈值（>1 cm2）提供新方案，对大规模珊瑚礁修复、苗圃培育及水产养殖具重要应用潜力。

　　

论文解读

研究背景：珊瑚礁的生死存亡之战

全球珊瑚礁正经历前所未有的衰退，气候变化引发的白化事件频率与强度持续攀升。作为应对策略，珊瑚礁修复计划通过移植珊瑚碎片或幼体（spat）试图重建退化生态系统。然而，大规模珊瑚播种面临核心挑战：新植入的微小珊瑚幼体（直径仅1 mm）在首年死亡率高达70–90%，其中与底栖藻类和无脊椎动物的竞争性覆盖（biofouling）是主要致死原因。当珊瑚幼体达到"尺寸逃逸阈值"（约1 cm²）后死亡率显著下降，但在此之前极易被快速生长的丝状藻、甲壳藻（CCA）或苔藓虫等压制。传统人工清除藻类的方法难以规模化，亟需开发高效、环保的防污技术保护珊瑚播种装置表面，为幼体赢得生长时间。

研究机构与方法

澳大利亚海洋科学研究所团队在Davies Reef（大堡礁）选取3个位点开展46周现场实验。研究采用星形陶瓷播种装置，核心区分别涂覆两种商用非杀生性防污释放涂层（FRC1：含羊毛脂的氟硅聚合物；FRC2：疏水性硅酮涂层）、石蜡（Wax）或保持未涂层（Control），装置臂部均未处理以促进底栖附着固定。将鹿角珊瑚（Acropora millepora）微碎片（直径8 mm）粘附于装置核心的混凝土基板上，通过周期性水下摄影量化：

1. 装置污损：ImageJ软件分析核心区甲壳藻（CCA）、绿/褐藻覆盖比例；
2. 珊瑚存活：评估微碎片组织状态（存活/死亡）；
3. 底栖群落：ReefCloud AI平台解析50×50 cm样方内珊瑚、藻类等类群组成。
   采用贝叶斯广义线性混合模型（GLMM）分析处理、位点、时间的交互效应。

研究结果

1. 装置污损：FRC涂层显著抑制早期定殖

• 关键保护期（8周）：对照组核心区89–92%被藻类覆盖，FRC1、FRC2和Wax分别减少75%、83%和46%污损（图3）。
• 长期效果（46周）：FRC2抑制污损最显著（总污损率51–56% vs 对照组69–79%），且表面完整性优于易开裂的Wax涂层。
• 污损类群差异：对照组和Wax以CCA为主，FRC处理组褐藻（硅藻）比例升高。

2. 珊瑚存活：涂层无负面影响且珊瑚可覆盖表面

• 存活率随部署时间下降（13–61%），但涂层处理未显著降低珊瑚生存（图4a）。
• 珊瑚组织可成功迁移并附着于所有涂层表面（图4b），无毒性迹象。

3. 底栖环境影响：位点差异主导群落组成

• 底栖群落差异主要存在于位点间（如北部大型藻类覆盖15%，中部仅5%），时间变化不显著（图5）。
• 珊瑚存活与特定底栖类群相关性弱，但FRC2在多环境下表现稳定（图6）。

结论与意义

本研究首次通过长期现场实验证实：非杀生性防污释放涂层（FRC）可有效减少珊瑚播种装置表面竞争性生物定殖，为核心区提供持续防护。FRC2涂层在46周内维持10倍于对照组的洁净面积，降低藻类对珊瑚幼体的早期竞争压力，且不损害珊瑚存活与生长能力。该技术突破为提升珊瑚幼体存活至"尺寸逃逸阈值"提供关键时间窗口，尤其适用于高污损风险区域（如大型藻类密集区）。

在应用层面，FRC涂层处理每个装置成本仅增加0.1美元（占装置成本10%），结合其规模化施工可行性，有望成为珊瑚礁修复、苗圃管理及水产养殖的革新性工具。未来需在退化栖息地（如藻类主导区）进一步验证涂层效果，并探索可降解涂层材料以降低环境风险。通过优化涂层覆盖范围（延伸至珊瑚附着基板），此技术或将为毫米级珊瑚幼体的野外存活率带来突破性提升，推动珊瑚礁修复从"公顷级"迈向"礁区级"规模。

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论文信息
标题：Fouling release coatings reduce colonisation of coral seeding devices
期刊：Scientific Reports
作者：Jose Montalvo-Proano, Florita Flores, Andrea Severati & Andrew P. Negri
单位：澳大利亚海洋科学研究所（AIMS）
DOI：10.1038/s41598-025-08268-9