标准化的协议使得能够高效地评估热带珊瑚礁上珊瑚白化的严重程度

《Marine Environmental Research》：Standardised protocols enable efficient assessment of coral bleaching severity across tropical reefs

　　

摘要

曾经繁荣的珊瑚礁生态系统如今正面临广泛衰退，原因是气候变化加剧了海洋热浪。在全球和地区层面上，有效监测这些现象至关重要。标准化、可重复的监测协议对于评估影响和指导及时采取管理措施是必不可少的。第四次全球珊瑚白化事件始于2023年4月，影响了全球约84%的珊瑚礁，导致大量珊瑚死亡。在这项研究中，我们对马尔代夫（印度洋）的珊瑚礁应用了两种白化严重程度评估协议，以评估它们在量化全球性事件中的有效性。简单的协议通过珊瑚的生长形态进行识别，适用于快速、大规模的调查，并能捕捉到底栖生物群落结构的关键模式。复杂的协议能够记录到珊瑚的属级别信息，需要更高的分类学专业知识和更多工作量，但提供了关于特定属的抗性和敏感性的宝贵见解。我们的研究结果表明，将简单协议扩展到区域层面，并辅以实施复杂协议的监测点，是一种有效且可重复的热带地区监测策略。这两种方法共同为全球珊瑚白化事件的快速检测、评估和管理提供了强大的标准化工具。

引言

珊瑚礁是地球上生物多样性最丰富、价值最高的生态系统之一，然而由于人类活动产生的温室气体排放以及土地利用变化（如森林砍伐）所导致的全球气候变化，它们正受到越来越严重的威胁（IPCC, 2021; Friedlingstein et al., 2025; Hughes et al., 2017）。气候变化最严重的后果之一是海洋热浪的加剧，这使得珊瑚白化事件更加频繁、严重且持续时间更长（Montefalcone et al., 2020; Mellin et al., 2024）。

珊瑚白化破坏了造礁珊瑚与其甲藻内共生体（Symbiodiniaceae）之间的共生关系，扰乱了珊瑚的能量平衡并增加了死亡风险（Lesser et al., 2011）。白化是由累积的热应力驱动的，而不是由固定的温度阈值决定的，通常用“度-加热周数”（DHW）来衡量，即海表温度超过当地月平均值的累积程度；当DHW超过4°C周时，通常会出现显著白化；而当超过8°C周时，则会导致严重白化和珊瑚死亡（Liu et al., 2018; NOAA Coral Reef Watch, 2024）。

迄今为止，已经记录了四次全球性的大规模珊瑚白化事件：1998年、2010年、2014-2017年以及正在进行的2023年，每次事件都导致了热带海洋中广泛的珊瑚死亡（Thiem, 2024）。第四次全球珊瑚白化事件于2024年4月15日被美国国家海洋和大气管理局（NOAA）和国际珊瑚礁倡议（ICRI）正式确认（Reimer et al., 2024）。最新的情况更新显示，截至2025年9月11日，白化引起的热应力影响了全球约84%的珊瑚礁面积（NOAA Coral Reef Watch, 2025）。

为了应对这一全球性危机，建立强大的监测框架对于追踪白化程度和支持及时的保护干预措施至关重要。特别是那些简单、可扩展且适合科学家和非专家使用的快速评估协议，在短暂但强烈的海洋热浪期间捕捉白化数据尤为重要。这些工具使决策者能够在环境条件发生变化或恢复开始之前迅速采取行动。

白化评估通常分为三类：遥感、水下视觉调查和基于样本的方法（Rivera-Sosa et al., 2025）。虽然卫星工具可以实现广泛的覆盖范围，但其分辨率往往不足以进行特定地点的评估。基于样本的方法可以提供详细的信息，但成本较高且适用范围有限。通过浮潜、水肺潜水或拖船等方式进行的水下调查提供了一种实用且广泛采用的解决方案，它能在空间分辨率、成本和可访问性之间取得平衡。已经存在多种用于此目的的水下工具：专为快速公民科学评估设计的群体级颜色参考系统（CoralWatch珊瑚健康图表（Siebeck et al., 2008）；基于类别的快速评估协议（Reef Check, Hodgson et al., 1998; Done et al., 2017）；AGGRA；BleachWatch；以及标准化不同分类单元白化响应的定量指标（Bleaching Response Index (McClanahan et al., 2007; Swain et al., 2016））。此外，像NOAA的白化严重程度指数（Liu et al., 2006）和Allen珊瑚图集（Allen Coral Atlas, 2025）这样的全球性产品提供了广泛的可比性和地图绘制能力，但无法捕捉水中的生态细节。这些工具在分类学分辨率、所需的专业知识及可扩展性方面存在很大差异，很少有工具能够在属级别上准确评估白化严重程度，从而捕捉到单个珊瑚礁区域内特定分类单元的敏感性。针对特定地区的调整方法（如为大堡礁开发的方案（Marshall and Baird, 2000）强调了本地化方法的价值，因为白化敏感性高度依赖于具体分类单元。

马尔代夫这个以珊瑚礁生态系统为基础的国家，经历了所有四次全球性白化事件，每次事件的影响各不相同。1998年的事件导致了高达90%的珊瑚损失（Wilkinson et al., 1999; Lasagna et al., 2008），而随后的事件则表现出不同的死亡和恢复模式（Morri et al., 2015; Montefalcone et al., 2020）。2024年，第四次全球白化事件再次严重影响了马尔代夫的珊瑚礁，4月至7月间海表温度达到了33.9-34.4°C（马尔代夫气象局）。作为回应，当局暂时禁止了填海和挖掘活动，以减轻累积的压力（The Edition Maldives, 2024）。

认识到进行全国性一致评估的必要性，马尔代夫海洋研究所（MMRI）与IUCN合作，在2015年6月开发了两种白化严重程度评估协议：一个详细的“复杂”版本和一个简化的“简单”版本。这些协议旨在吸引专业人士和公民科学家的参与，促进整个群岛范围内的参与式监测，并提高白化评估的空间覆盖度。对于像马尔代夫这样地理分布分散的国家来说，这种包容性和标准化的方法对于理解白化的空间变异性以及为管理提供依据至关重要。

尽管自2016年的白化事件以来这些协议已被广泛用于国家报告（Ibrahim et al., 2017），但它们尚未经过正式的科学验证。它们的有效性、优势和局限性在科学文献中尚未得到记录，这影响了我们对它们更广泛应用潜力的理解。本研究是在2024年全球珊瑚白化事件期间进行的，为我们提供了一个在真实的高压力条件下评估这些工具的独特机会。

本研究旨在：(i) 在2024年的白化事件中应用并评估这两种白化严重程度协议的性能；(ii) 根据实际应用情况确定它们的优势和局限性；(iii) 评估它们在长期珊瑚白化监测和报告中的实用性。

章节片段

研究区域

马尔代夫共和国由26个自然环礁和大约1120个岛屿组成，构成了拉克代夫-马尔代夫-查戈斯海岭的中心部分。该群岛横跨北纬7°07′至南纬0°40′，东经72°33′至东经73°45′的范围内，其中99%被水域覆盖（Dhunya et al., 2017）。调查于2024年5月在北马累、南马累、费利杜、拉斯杜和阿里等中心环礁进行，共包括17个珊瑚礁：8个泻湖珊瑚礁和9个海洋珊瑚礁。

协议性能

简单协议被证明是快速且易于应用的，即使对于非专家的调查人员也是如此。平均而言，完成每个深度（5米和10米）的四个测量段大约需要40-45分钟，每个深度需要两名操作人员。相比之下，复杂协议更具挑战性且更耗时。尽管每个深度（5米）只测量了三个测量段，且也只需要两名操作人员，但调查时间仍需45到60分钟，具体取决于该深度存在的珊瑚群体数量。

讨论

本研究评估了两种白化严重程度协议的性能，一种是基于珊瑚生长形态的简单方法，另一种是复杂的属级别方法，以捕捉2024年大规模白化事件的模式和生态后果。这两种方法都能有效检测白化程度，但在分辨率、可行性和适用特定监测情境方面存在差异。

简单协议不仅能够快速进行大规模评估，还能记录非珊瑚的底栖生物指标。

CRediT作者贡献声明

Irene Pancrazi：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、可视化、监督、方法论、调查、数据分析、概念化。Arianna Pica：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、方法论、调查、数据分析。Chiara Robello：撰写——初稿、方法论、调查。Monica Montefalcone：撰写——审阅与编辑、验证、监督、项目管理、资金筹集。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所报告工作的利益冲突或个人关系。

致谢

我们感谢由国际科学潜水学校与热那亚大学（意大利）合作组织的科学考察队、旅游运营商Albatross Top Boat（位于维尔巴尼亚、米兰和马累），以及当地非政府组织Save the Beach Maldives的支持。我们还要感谢马尔代夫海洋研究所举办了介绍白化严重程度评估协议的研讨会。我们将这项工作献给我们的好朋友们……

Irene Pancrazi|Arianna Pica|Chiara Robello|Monica Montefalcone|Hassan Ahmed