珊瑚杂交幼体骨骼形态计量学：海洋变暖和酸化下的高适应性与珊瑚礁修复新希望

《Coral Reefs》：Skeletal morphometrics suggests high fitness of hybrid coral recruits under ocean warming and acidification

在海洋变暖和酸化威胁珊瑚礁生存的背景下，研究人员针对珊瑚骨骼发育问题，对纯 bred 和杂交 Acropora 珊瑚幼体展开研究。结果发现，预测的本世纪中叶环境条件影响部分珊瑚幼体骨骼发育，而杂交 Acropora loripes（母亲）和 A. cf. kenti（父亲）的后代受影响较小，这为珊瑚礁修复提供新方向。

　　在广袤无垠的海洋中，珊瑚礁宛如一座绚丽多彩的水下 “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。然而，随着人类活动的加剧，大量温室气体排放到大气中，引发了一系列严重的环境问题，海洋变暖和酸化便是其中对珊瑚礁影响最为显著的两大 “杀手”。

在正常情况下，珊瑚通过自身的钙化作用，构建起坚固的碳酸钙骨骼，这些骨骼相互交织，形成了珊瑚礁复杂而庞大的结构。但当海洋温度上升、pCO₂浓度增加时，海水的碳酸盐离子可用性降低，文石饱和度状态改变，这使得珊瑚的钙化过程受到抑制，新形成的珊瑚骨骼变得脆弱、畸形，甚至无法正常发育。

此前，虽然已经有研究关注到海洋酸化对新定居珊瑚幼体骨骼发育的阻碍，但对于年龄稍大的纯种或杂交珊瑚幼体，以及海洋变暖和酸化共同作用的影响，我们所知甚少。同时，传统测量珊瑚钙化的方法，如通过重量、表面积或碱度异常等进行的测量，无法全面、细致地揭示珊瑚骨骼在微观层面的变化。为了解开这些谜团，来自澳大利亚多所研究机构（包括墨尔本大学、西澳大利亚大学等）的研究人员开展了一项具有深远意义的研究，该研究成果发表在《Coral Reefs》杂志上。

研究人员为了探究珊瑚骨骼发育在海洋变暖和酸化条件下的变化，采用了一系列先进的技术方法。首先，他们从大堡礁的 Trunk Reef 采集了成年的 A. cf. kenti 和 A. loripes 珊瑚群体，通过人工杂交的方式获得了四种后代群体，分别是纯种的 A. cf. kenti（KK）、A. loripes（LL），以及杂交的 KL 和 LK。然后，将珊瑚幼体在环境条件（27°C，415 ppm pCO₂）和预测的本世纪中叶条件（28°C，685 ppm pCO₂）下进行培养。实验结束后，利用 3D X 射线显微镜对珊瑚幼体的骨骼进行高分辨率成像，并通过专业软件对骨骼的长度、直径、表面积、体积等参数进行精确测量。此外，还运用扫描电子显微镜观察珊瑚骨骼的表面完整性和微观结构。

研究结果表明：

1. 珊瑚骨骼受变暖和酸化影响：7 个月大的纯种 LL 和杂交 KL 珊瑚幼体的骨骼结构受到高温和高 pCO₂条件的负面影响。与环境条件下的珊瑚相比，在升高条件下饲养的纯种 LL 珊瑚，其骨骼体积显著减少约 51%，直径减少约 19%，周长减少约 19%，表面积也有近 40% 的减少趋势。杂交 KL 珊瑚在升高条件下，直径减少约 40%，表面积减少约 57%，骨骼长度也减少了约 38%。扫描电子显微镜显示，环境条件下生长的珊瑚骨骼表面光滑，隔膜均匀对称；而暴露在高温和高 pCO₂下的珊瑚，骨骼表面出现凹坑，隔膜变薄、不规则且对称性降低。
2. 部分珊瑚杂交体展现出适应性：杂交 LK 珊瑚在环境条件和升高条件下，所有骨骼参数均无统计学显著差异，这表明其可能存在杂种优势。此前研究发现杂交后代往往受母本影响较大，而杂交 LK 和纯种 LL 在升高条件下的存活率和尺寸均优于 KL 和 KK。

综合研究结论和讨论部分，该研究意义重大。一方面，它首次利用详细的 3D 参数深入探究了海洋变暖和酸化对珊瑚幼体骨骼生长的联合影响，揭示了即使是年龄较大、发育更成熟的珊瑚幼体也难以逃脱这些环境压力的负面影响，这进一步强调了保护珊瑚礁生态系统的紧迫性。另一方面，杂交 LK 珊瑚在恶劣环境条件下展现出的适应性，为珊瑚礁的保护和修复提供了新的思路和潜在工具。通过促进特定珊瑚的杂交，可以增加珊瑚群体的遗传多样性，提高其对环境变化的适应能力，有望为受损珊瑚礁的恢复带来新的希望 ，为未来珊瑚礁生态系统的保护和管理提供了重要的理论依据和实践指导。