量化珊瑚礁碳酸盐收支：ReefBudget 与 CoralNet 的比较 —— 解锁珊瑚礁生态奥秘的关键

研究人员对比 ReefBudget 和 CoralNet 评估珊瑚礁碳酸盐生产，发现二者估算结果相似，为相关研究提供新方向。

　　在神秘的海洋世界里，珊瑚礁就像一座繁华的 “海底城市”，不仅为众多海洋生物提供了栖息之所，还在维持海洋生态平衡方面发挥着至关重要的作用。而碳酸钙生产（Calcium carbonate production）作为珊瑚礁生态系统运行的核心过程之一，如同这座 “城市” 的基石，支撑着珊瑚礁的生长与发展。然而，随着人类活动的加剧和气候变化的影响，珊瑚礁正面临着前所未有的危机，比如珊瑚白化现象频发，这让科学家们迫切想要了解珊瑚礁的生态状况，评估其健康程度和恢复能力。

在此背景下，评估珊瑚礁生态系统的功能变得至关重要，而碳酸盐收支（Carbonate budgets）评估则是了解珊瑚礁生态系统的重要窗口。以往的研究中，常用的 ReefBudget 调查方法是水下实地测量，就像潜水员亲自深入 “海底城市” 进行细致的勘察；而新兴的基于图像的 CoralNet 分析方法，则像是用卫星俯瞰城市，通过图像来获取信息。这两种方法各有优劣，却从未被系统地比较过。

为了填补这一空白，来自多个研究机构的研究人员展开了深入研究。其中包括印度尼西亚 IPB 大学（School of Coral Reef Restoration (SCORES), Department of Marine Science and Technology, Faculty of Fisheries and Marine Science, IPB University）、美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校（Department of Computer Science and Engineering, University of California San Diego; Scripps Institution of Oceanography, University of California San Diego）等。他们在波多黎各、印度尼西亚和查戈斯群岛等不同地区开展研究，这些地区的珊瑚礁各具特色，涵盖了不同的生态环境。

研究人员运用了多种技术方法来进行研究。在数据收集方面，他们在不同地区设置了多个研究站点，进行水下 ReefBudget 调查和基于图像的照片样方（photoquadrat）调查。对于珊瑚礁上的生物，在波多黎各，研究人员将珊瑚鉴定到物种水平；而在印度尼西亚和查戈斯群岛，由于珊瑚种类繁多，则鉴定到属和形态水平。在分析方法上，利用 ReefBudget 方法，结合已发表的分类群特异性线性生长速率和骨骼密度，估算碳酸盐生产；同时，使用 CoralNet 对照片样方进行底栖生物覆盖组成分析，通过特定公式计算面积归一化钙化率，进而估算碳酸盐生产。此外，还运用了统计分析方法，如主轴 II 型回归（major axis type II regression）和一致性相关系数（concordance correlation coefficient），来评估不同方法之间的关系。

研究结果令人惊喜。在比较 ReefBudget 和 CoralNet 估算的碳酸盐生产时，发现两者的总碳酸盐生产估算值密切相关。在西大西洋，CoralNet 的两个钙化版本与 ReefBudget 的回归拟合相似，但估算值略低；在印度 - 太平洋地区，CoralNet 钙化版本 2（CoralNet calcification v2）相比版本 1（CoralNet calcification v1）估算值更高，且与 ReefBudget 的相关性更紧密。进一步分析发现，两种方法估算的总钙化生物覆盖（combined coral and CCA cover）斜率与总碳酸盐生产斜率相似，这表明碳酸盐生产差异主要受调查方法影响。

在比较两种基于图像的方法（CoralNet calcification v2 和 ReefBudget - CCRI）时，发现它们估算的珊瑚碳酸盐生产速率非常相似，但在珊瑚碳酸盐生产较高时，估算值的差异会增大。而且，对于不同形态的珊瑚，两种方法各有优势，ReefBudget - CCRI 在估算板状、块状和结壳状珊瑚形态的碳酸盐生产时可能更准确，而 CoralNet calcification v2 在分支状珊瑚占主导的样方中估算值更高。

在比较区域和本地珊瑚生长速率对碳酸盐生产估算的影响时，发现其结果因研究地点而异。在印度尼西亚，使用本地高珊瑚生长速率进行计算，会使 ReefBudget 估算的总碳酸盐生产显著增加；而在查戈斯群岛，使用本地生长速率与区域生长速率对 CoralNet calcification v2 估算的珊瑚碳酸盐生产影响不大。

综合研究结果和讨论部分，这项研究意义重大。它首次系统地比较了水下和基于图像的调查方法在估算珊瑚礁碳酸盐收支方面的差异，证明了基于图像的方法可以快速估算珊瑚礁尺度的钙化情况，为珊瑚礁生态系统的研究提供了新的视角和方法。同时，研究还强调了在进行珊瑚礁评估时，应根据具体研究地点、所需精度和时间限制选择合适的方法，并且使用本地数据能提高碳酸盐生产估算的准确性。该研究成果发表在《Coral Reefs》上，为全球珊瑚礁保护和管理提供了重要的科学依据，有助于更好地保护这些珍贵的海洋生态系统。