东山珊瑚自然保护区造礁珊瑚生境中预存海水驱动CO2源特征研究

珊瑚礁碳源评估常忽视预存海水的影响，导致对系统碳汇/源功能的误判。中国科学院南海海洋研究所（推测）团队通过定量分析东山珊瑚生境CO2驱动因子，发现其大气CO2源特征主要源于预存海水释放，而群落代谢反呈碳汇作用。该研究为海岸带珊瑚礁碳评估提供了新视角。

　　

珊瑚礁被誉为"海洋热带雨林"，虽仅占海底0.2%却养育着25%的海洋物种。这些生态系统通过有机碳代谢（光合作用/呼吸）和无机碳代谢（钙化/溶解）的平衡，深刻影响着全球碳循环。然而长期以来，学界对珊瑚礁究竟是大气CO₂的"汇"还是"源"存在争议——早期研究多强调钙化作用(CaCO₃沉积)导致CO₂释放的特性，却忽视了预存海水（reef system输入前已存在的海水）可能对系统碳评估产生的干扰。这种认知偏差在海岸带珊瑚礁研究中尤为突出，因为这些区域的预存海水CO₂水平常显著偏离大气平衡值。

针对这一科学盲区，自然资源部第三海洋研究所的研究团队选择中国最北端的造礁珊瑚分布区——东山珊瑚自然保护区核心区（毗邻台湾海峡和南海北部）作为研究对象。通过2022-2024年夏季连续观测，发现该区域珊瑚生境表层海水pCO₂高达653-716 μatm，显著超过大气CO₂水平（约400 μatm），证实其作为CO₂源的特征。

研究采用ΔDIC_oc（有机碳代谢导致的溶解无机碳变化）与ΔTA_ic（无机碳代谢导致的总碱度变化）的强相关性分析技术，结合碳酸盐系统参数测定和环境因子监测，首次量化了预存海水与群落代谢对CO₂源的相对贡献。采样涵盖潮下带珊瑚群落（水深2-5米）和邻近非珊瑚区，通过船载流动观测获取碳酸盐参数空间分布数据。

研究结果显示：

1. 碳酸盐参数特征：珊瑚区pCO₂空间差异显著（P≤0.05），最高值出现在2022年8月11日（716±8 μatm），最低值在2024年8月26日（653±36 μatm）。总碱度（TA）与溶解无机碳（DIC）呈显著正相关（R²=0.82），揭示钙化作用主导的无机碳代谢特征。

2. CO₂源驱动机制：定量分解表明，预存海水贡献了系统CO₂释放量的72%-85%，其pCO₂在进入珊瑚区前已超大气平衡值。这种"记忆效应"可能源于陆架上升流或邻近海域生物过程。相比之下，珊瑚群落代谢整体呈现微弱碳汇效应（-0.23 mmol C/m²/h），但环境扰动（如浊度增加或叶绿素降低）可能逆转该平衡。

3. 环境调控作用：海水浊度与pCO₂呈正相关（r=0.61），而叶绿素a浓度与CO₂释放通量负相关（r=-0.53），表明陆源输入和初级生产力变化可显著改变系统碳循环模式。

这项发表在《Marine Environmental Research》的研究具有三重重要意义：首先，建立了预存海水CO₂贡献的量化方法，纠正了传统评估中将珊瑚区CO₂通量简单归因于群落代谢的认知偏差；其次，揭示了海岸带珊瑚礁作为"表观CO₂源"的实质可能掩盖其真实的碳汇功能；最后，为全球变化背景下珊瑚礁碳循环模型的构建提供了关键参数。正如通讯作者Xu Dong强调的，未来珊瑚礁碳评估必须考虑"上游水团的历史记忆效应"，这对准确预测海洋碳汇潜力至关重要。