广州海洋实验室在珊瑚礁生态系统储碳潜力及其生物调控机制的研究中取得进展，相关成果以“Corals and Reef-Dwelling Fish Regulate Carbon Storage and Cycling Processes in Coral Reef Ecosystems”为题发表在综合性期刊Advanced Science（影响因子：14.1）上。该论文第一单位为广州海洋实验室，第一作者为广州海洋实验室-香港科技大学联培博士研究生陈奕廷，广州海洋实验室周文良研究员、香港科技大学钱培元教授、中国科学院动物研究所魏辅文院士为共同通讯作者。该研究首次系统揭示了珊瑚礁生态系统在碳储存中的重要作用，并解析了礁栖鱼类、珊瑚与沉积物在碳循环中的协同机制。

图1 中国南海珊瑚礁生态学系统（2024年4月拍摄于南沙美济礁，周文良）

海洋生态系统是地球碳循环的重要组成部分，承担着调节全球气候的关键功能。海洋通过物理过程（如气海交换）和生物过程（如浮游植物光合作用）吸收大气中的二氧化碳，并将其转化为有机碳或无机碳形式储存在水体、生物体及沉积物中。其中，红树林、盐沼、海草床等蓝碳生态系统因其高效的碳埋藏能力而备受关注。珊瑚礁被誉为“海洋中的热带雨林”，拥有极高的生物多样性与生产力（图1），近年来研究发现珊瑚礁生态系统同样具有重要的碳储存潜力，其复杂的生物过程和碳转化机制在全球碳收支中发挥着不可忽视的作用，然而其碳库特征及生物调控机制长期缺乏系统量化研究。针对这一研究空白，研究团队创新性地构建了融合立体视频调查、元素分析及统计建模的综合方法，以中国南海区域的珊瑚礁为研究对象，对珊瑚礁生态系统中鱼类、珊瑚群落及沉积物的碳储量进行了定量评估。研究发现，中国南海珊瑚礁生态系统的总碳储量在25.73 ~ 121.99 TgC之间，超过了我国盐沼生态系统的总碳储量（25.73 TgC）。进一步分析表明，沉积物是珊瑚礁碳储量的主要载体，同时珊瑚和鱼类生物量亦对碳储量具有重要贡献（图2）。这一关键发现说明，珊瑚礁生态系统的退化将显著削弱其碳储存能力，并可能导致已固定的碳重新释放至海洋乃至大气中。

图2 中国南海珊瑚礁生态系统碳储量估算

此外，研究团队系统分析了礁栖生物在碳固定、转化及释放过程中的作用机制。通过整合全球50余项珊瑚礁热点区域的研究数据，该研究发现生态系统尺度上的净钙化作用和净生产力均呈现正向趋势，表明珊瑚礁生态系统内部存在高度动态且复杂的碳交换与再分配过程（图3）。同时，研究从生物侵蚀、排泄和呼吸等途径评估了礁栖鱼类对碳循环的影响。结果显示，鱼类群落对碳收支的影响远超其直接碳储存能力，以鹦嘴鱼为代表的礁栖鱼类平均每年向珊瑚礁沉积物碳库中输送碳为235.63 gC m⁻² yr⁻¹（图4）。这一发现凸显了重要的生态学意义：保护珊瑚礁动物群落不仅对于维护生物多样性至关重要，也对维持沉积物作为长期碳库的核心功能具有关键作用。

图3 全球珊瑚礁热点区域生态系统净钙化作用和净生产力数据

图4  珊瑚礁鱼类群落对生态系统碳循环的生物调控

综上，该研究系统揭示了长期以来被忽视的珊瑚礁生态系统碳储存潜力，并阐明了礁栖鱼类、珊瑚及表层沉积物在塑造珊瑚礁碳库中的协同作用。研究结论不仅有助于了解生物种群在礁区碳循环中的积极影响，预测在全球气候变化下其种群功能作用的变化特征，凝练基于生物保护避免珊瑚岛礁退化的新方案，更能充分说明在全球变化不断加剧的背景下，加强生物多样性保护对于维持珊瑚礁生态系统的碳汇功能及其稳定性具有重要意义。

该研究得到了中华人民共和国科学技术部（2021YFF0502800）、广东省科学技术厅（2021QN02H103、2023A1111110001，2025B1212050002）、广东省林业局（SLYJ2023B4004）、广州海洋实验室（GML2020GD0804、GML2022GD0804、2021HJ01、HJRC2022001）、香港特别行政区政府大学教育资助委员会（16100425, 16309324, STG2/P-604/25R）等项目的联合资助。

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