近日，广州海洋实验室珊瑚礁系统科学研究团队在珊瑚不同营养方式的季节性耦合变化及其对骨骼同位素δ13C的影响机制研究方面取得新进展。相关成果分别以“Seasonal variations in coral lipids and their significance for energy maintenance in the South China Sea”和“The influence of coral nutritional status on its skeletal carbon isotope fractionation and δ13C values”为题，发表于国际期刊Journal of Geophysical Research: Oceans和Chemical Geology。广州海洋实验室科研骨干许慎栋为论文第一作者。

近年来珊瑚白化现象日益严峻，白化意味着共生虫黄藻密度及其通过光合作用为珊瑚宿主提供的营养物质和能量减少。作为“混合营养生物”，珊瑚既可以通过虫黄藻的光合产物也可以通过自身摄食获取能量。此外，珊瑚自身体内储存大量的脂质，包含以甘油三酯和蜡脂等为主的能量成分。然而，目前关于不同营养方式的季节性变化特征以及它们之间的耦合关系尚不清楚，制约着我们对珊瑚能量维持机制的理解。为此本研究以西沙群岛鹿角珊瑚为研究对象，通过δ13C同位素技术，分析了不同营养方式的季节性变化特征，结果显示：从春季到夏季随着共生虫黄藻密度的降低，珊瑚自养强度降低，而异养摄食强度以及自身脂质的消耗程度增加；从夏季到秋季随着虫黄藻密度的恢复，自养强度也有所恢复，与此同时异养摄食及自身能量脂质的消耗则显著降低（图1）。本研究清晰的显示了珊瑚不同营养方式的季节性变化特征以及他们之间的耦合变化关系，加深了对珊瑚能量维持机制的认识。

图1 珊瑚自养光合作用、异养摄食以及自身脂质消耗程度的季节性变化示意图

珊瑚骨骼稳定碳同位素δ13C是研究热带海洋环境和气候变化的重要载体，其与外界海水间的同位素不平衡现象非常明显，这种不平衡主要受到动力分馏和代谢分馏效应的影响，但是目前关于珊瑚自养/异养营养方式的改变是否会对珊瑚骨骼δ13C产生影响尚未有明确报道。为此本研究以南海不同礁区的蜂巢珊瑚为研究对象，通过环境参数、生理参数与同位素指标相结合，定量计算珊瑚共生体光合作用与呼吸作用比值（P/R）。证实了珊瑚自养光合作用/异养摄食强度的改变会在很大程度上对其骨骼δ13C值产生影响，并揭示了其影响机制，即当自养光合作用增强时会通过提高P/R比值，并降低钙化流体中同位素较轻的12C含量进而导致骨骼δ13C值正偏，当异养摄食增强时则相反（图2）。研究结果加深了对珊瑚骨骼δ13C分馏机制的理解，为更加准确、客观地判读其所蕴含的环境气候信息提供理论依据。研究同时指出在利用珊瑚骨骼δ13C进行不同区域古气候重建与对比分析时，应充分关注并扣除营养方式差异对珊瑚δ13C的潜在影响。

图2 珊瑚骨骼δ13C与δ18O动力分馏与代谢分馏效应示意图

该研究得到了广州海洋实验室PI项目（GML20230920），国家自然科学基金项目（42090041, 42030502, 41663001），广西南海珊瑚礁研究重点实验室开放课题（GXLSCRSCS2022001）等项目的资助。

论文信息：

[1]Shendong Xu, Hongyan Mo, Kefu Yu, Jie Gao, and Zheng Men. Seasonal variations in coral lipids and their significance for energy maintenance in the South China Sea. Journal of Geophysical Research: Oceans, 2025,130(5), e2024JC021890. 

[2] Shendong Xu, Jie Gao, Zhinan Zhang, Kefu Yu, Yiqi Zhao, Biao Chen. The influence of coral nutritional status on its skeletal carbon isotope fractionation and δ13C values. Chemical geology, 2026, 720, 123596.