珊瑚藻在珊瑚礁发育过程中的作用

doi:10.13284/j.cnki.rddl.002805

摘要/Abstract

摘要：

珊瑚藻是钙化红藻中的主要类群，是珊瑚礁中的重要组分，并在珊瑚礁发育过程中发挥重要作用：1）珊瑚藻为珊瑚礁体建造提供大量的钙质物源，壮大了珊瑚礁钙质体；2）珊瑚藻具强依附粘结等作用，能将破碎的生物残体等进行裹覆胶合和绑结，构建成抵御强风浪的珊瑚礁体格架；3）珊瑚藻坚硬的钙质面为珊瑚幼虫的附着生长提供硬质基底；4）珊瑚藻通过光合作用，提升珊瑚礁生态系统的能量流动；5）珊瑚藻的高初级生产力，维持珊瑚礁生态系统的高效物质循环。当前珊瑚藻的研究重点包括珊瑚藻对全球变暖、海洋酸化等环境胁迫的响应，以及珊瑚藻的群落结构、种类多样性、时空变化与环境变化的关系等。对珊瑚藻的深入研究将有助于揭示其在珊瑚礁生态系统中的多重功能。

关键词: 珊瑚藻, 珊瑚礁, 造礁作用, 生态功能, 海洋酸化, 全球变暖

Abstract:

Coralline algae are common in calcified red algal groups and an essential component of coral reefs. In addition, they play an important role in the process of coral reef development: 1) Coralline algae provide calcium for building the reef body; 2) coralline algae have strong binding and gluing ability to glue the broken biological fragments together and build coral reefs that can withstand strong winds; 3) coralline algae’s hard calcareous surfaces provide rigid basements for coral larvae to attach and grow; 4) coralline algae promote energy flow in coral reef ecosystems through photosynthesis; 5) coralline algae’s high primary productivity helps to maintain the efficiency of material cycle in coral reef ecosystems. Current research on coralline algae is focused on coralline algae’s responses to environmental stresses such as global warming and ocean acidification, and on the relations between the community structure, species diversity and spatial and temporal variations of coralline algae and environment changes. Further studies will be conducive to reveal the multiple functions of coralline algae in coral reef ecosystems.

Key words: coralline algae, coral reefs, reef-building function, ecological function, ocean acidification, global warming

李银强，余克服，王英辉，王瑞. 珊瑚藻在珊瑚礁发育过程中的作用[J]. 热带地理, 2016, 36(1): 19-26.

LI Yinqiang，YU Kefu，WANG Yinghui，WANG Rui. Review on the Coralline Algae Functions in the Development Process of Coral Reefs[J]. TROPICAL GEOGRAPHY, 2016, 36(1): 19-26.

参考文献

[1] 夏邦美．中国海藻志：第二卷·红藻门·第四册·珊瑚藻目[M]．北京：科学出版社，2013：1-147．

[2] MARK M，LITTLER D S L．Encyclopedia of Modern Coral Reefs：Part of the series Encyclopedia of Earth Sciences Series[M]．Netherlands：Springer，2011：20-30．

[3] BEAVINGTON-Penney S J，WRIGHT V P，WOELKERLING W J．Recognising macrophyte-vegetated environments in the rock record：a new criterion using‘hooked’forms of crustose coralline red algae [J]．Sediment Geol.，2004，166（1）：1-9．

[4] KUNDAL P．Generic distinguishing characteristics and stratigraphic ranges of fossil corallines：An update[J]．J. Geol. Soc. India，2011，78（6）：571-586．

[5] 马兆亮，祝幼华，刘新宇，罗威，马瑞芳，徐守立．西沙群岛西科1井第四纪钙藻及其生态功能[J]．地球科学：中国地质大学学报，2015，40（4）：718-724．

[6] LANTZ C A，ATKINSON M J，WINN C W，KAHNG S E．Dissolved inorganic carbon and total alkalinity of a Hawaiian fringing reef：chemical techniques for monitoring the effects of ocean acidification on coral reefs[J]．Coral Reefs，2014，33（1）：105-115．

[7] RITSON-Williams R，ARNOLD S N，FOGARTY N D，STENECK R S，VERMEIJ M J，PAUL V J．New perspectives on ecological mechanisms affecting coral recruitment on reefs[J]．Smithson Contrib. Mar. Sci.，2009，38：437-457．

[8] IGLESIAS-Rodriguez M D，HALLORAN P R，RICKABY R E，HALL I R，COLMENERO-Hidalgo E，GITTINS J R，GREEN D R，TYRRELL T，GIBBS S J，VON Dassow P．Phytoplankton calcification in a high-CO2 world[J]．Science，2008，320（5874）：336-340．

[9] WILSON S，BLAKE C，BERGES J A，MAGGS C A．Environmental tolerances of free-living coralline algae（maerl）：implications for European marine conservation[J]．Biol. Conserv.，2004，120（2）：279-289．

[10] DAWSON J L，SMITHERS S G．Carbonate sediment production，transport，and supply to a coral cay at Raine Reef，Northern Great Barrier Reef，Australia：a facies approach[J]．J. Sediment Res.，2014，84（11）：1120-1138．

[11] FABRICIUS K E，KLUIBENSCHEDL A，HARRINGTON L，NOONAN S，DE'ATH G．In situ changes of tropical crustose coralline algae along carbon dioxide gradients[J]．Sci. Rep.-UK，2015，5：1-7．

[12] STENECK R S．The ecology of coralline algal crusts：convergent patterns and adaptative strategies[J]．Annual Review of Ecology and Systematics，1986，17：273-303．

[13] 冯增昭．中国沉积学[M]．北京：石油工业出版社，2013：1035-1112．

[14] 许红，王玉净，蔡峰，勾韵娴，孙萍，章炳高，龚建明，张小筠．西沙中新世生物地层和藻类的造礁作用与生物礁演变特征[M]．北京：科学出版社，1999．

[15] 汤雁滨，廖一波，寿鹿，曾江宁，高爱根，陈全震，孙庆海．珊瑚藻类对南麂列岛潮间带底栖生物群落多样性的影响[J]．生物多样性，2014，22（5）：640-648．

[16] SOPHIE J，KAMENOS N A．Coralline algae （Rhodophyta）in a changing world：integrating ecological，physiological，and geochemical responses to global change[J]．J. Phycol.，2015，51（1）：6-24．

[17] MARTIN S，CASTETS M，CLAVIER J．Primary production，respiration and calcification of the temperate free-living coralline alga Lithothamnion corallioides[J]．Aquat. Bot.，2006，85（2）：121-128．

[18] MARIATH R，RIOSMENA-Rodriguez R，FIGUEIREDO M．Lithothamnion

steneckii sp. nov. and Pneophyllum conicum：new coralline red algae（Corallinales，Rhodophyta）for coral reefs of Brazil[J]．Algae，2012，27（4）：249-258．

[19] ADEY W H，MCKIBBIN D．Studies on the maerl species Phymatolithon calcareum（Pallas）nov．comb．and Lithothamnium coralloides Crouan in the Ría de Vigo[J]．Bot. Mar.，1970，13（2）：100-106．

[20] PAYRI C E，MARITORENA S，BIZEAU C，RODIèRE M．Photoacclimation in the tropical coralline alga Hydrolithon onkodes （Rhodophyta，Corallinaceae）from a French Polynesian reef[J]．J. Phycol.，2001，37（2）：223-234．

[21] JOHNSON M D，CARPENTER R C．Ocean acidification and warming decrease calcification in the crustose coralline alga Hydrolithon onkodes and increase susceptibility to grazing[J]．J. Exp. Mar. Biol. Ecol.，2012，434：94-101．

[22] DEAN A J，STENECK R S，TAGER D，PANDOLFI J M．Distribution，abundance and diversity of crustose coralline algae on the Great Barrier Reef[J]．Coral Reefs，2015，34（2）：1-14．

[23] CHISHOLM J R．Calcification by crustose coralline algae on the northern Great Barrier Reef，Australia[J]．Limnol. Oceanogr.，2000，45（7）：1476-1484．

[24] SHORT J，FOSTER T，FALTER J，KENDRICK G A，MCCULLOCH M T．Crustose coralline algal growth，calcification and mortality following a marine heatwave in Western Australia[J]．Cont. Shelf Res.，2015，106：38-44．

[25] ANTHONY K R，KLINE D I，DIAZ-PULIDO G，DOVE S，HOEGH- Guldberg O．Ocean acidification causes bleaching and productivity loss in coral reef builders[J]．Proceedings of the National Academy of Sciences，2008，105（45）：17442-17446．

[26] TAKAHASHI T．The fate of industrial carbon dioxide[J]．Science，2004，305（5682）：352-353．

[27] SABINE C L，FEELY R A，GRUBER N，KEY R M，LEE K，BULLISTER J L，WANNINKHOF R，WONG C，WALLACE D W，TILBROOK B．The oceanic sink for anthropogenic CO2[J]．Science，2004，305（5682）：367-371．

[28] GAO K，ZHENG Y．Combined effects of ocean acidification and solar UV radiation on photosynthesis，growth，pigmentation and calcification of the coralline alga Corallina sessilis（Rhodophyta）[J]．Global Change Biol.，2010，16（8）：2388-2398．

[29] HOFMANN L C，YILDIZ G，HANELT D，BISCHOF K．Physiological responses of the calcifying rhodophyte，Corallina officinalis（L），to future CO2 levels[J]．Mar. Biol.，2012，159（4）：783-792．

[30] KATO A，HIKAMI M，KUMAGAI N H，SUZUKI A，NOJIRI Y，SAKAI K．Negative effects of ocean acidification on two crustose coralline species using genetically homogeneous samples[J]．Mar. Environ. Res.，2013，94（3）：1-6．

[31] KüHL M，GLUD R N，BORUM J，ROBERTS R，RYSGAARD S．Photosynthetic performance of surface-associated algae below sea ice as measured with a pulse-amplitude-modulated（PAM）fluorometer and O-2 microsensors[J]．Mar. Ecol. Prog. Ser.，2001，223：1-14．

[32] RODRIGUES L J，GROTTOLI A G，LESSER M P．Long-term changes in the chlorophyll fluorescence of bleached and recovering corals from Hawaii[J]．J. Exp. Biol.，2008，211（15）：2502-2509．

[33] WELLS J W．Coral Reef．In：Marine Ecology[J]．Soc. A. m. Mem.，1957，67：609-631．

[34] KENDRICK G A．Recruitment of coralline crusts and filamentous turf algae in the Galapagos archipelago：effect of simulated scour，erosion and accretion[J]．J. Exp. Mar. Biol. Ecol.，1991，147（1）：47-63．

[35] KUFFNER I B，ANDERSSON A J，JOKIEL P L，KU ULEI S R，MACKENZIE F T．Decreased abundance of crustose coralline algae due to ocean acidification[J]．Nat. Geosci.，2008，1（2）：114-117．

[36] TIERNEY P W，JOHNSON M E．Stabilization role of crustose coralline algae during Late Pleistocene reef development on Isla Cerralvo，Baja California Sur （Mexico）[J]．J. Coastal Res.，2011，28（1）：244-254．

[37] RASSER M W，PILLER W E．Crustose algal frameworks from the Eocene Alpine Foreland[J]．Palaeogeography，Palaeoclimatology，Palaeoecology，2004，206（1/2）：21-39．

[38] CHISHOLM J R．Primary productivity of reef-building crustose coralline algae[J]．Limnol. Oceanogr.，2003，48（4）：1376-1387．

[39] 张德瑞，周锦华．西沙群岛珊瑚藻科的研究Ⅲ．新角石藻属[J]．海洋与湖沼，1980，11（4）：351-357．

[40] 余克服，宋朝景，赵焕庭．西沙群岛永兴岛地貌与现代沉积特征[J]．热带海洋，1995，14（2）：24-31．

[41] 余克服，朱袁智，赵焕庭．南沙群岛信义礁等4座环礁的现代碎屑沉积[J]．南海海洋科学期刊，1997（12）：119-147．

[42] 徐智广，李美真，霍传林，于道德，张振冬，邵雁群．高浓度CO2引起的海水酸化对小珊瑚藻光合作用和钙化作用的影响[J]．生态学报，2012，32（3）：699-705．

[43] 邹仁林，朱袁智，王永川，钟晋樑．西沙群岛珊瑚礁组成成份的分析和 “海藻脊”的讨论[J]．海洋学报，1979，1（2）：292-298．

[44] AMADO-Filho G M，MOURA R L，BASTOS A C，SALGADO L T，SUMIDA P Y，GUTH A Z，FRANCINI-Filho R B，PEREIRA-Filho G H，ABRANTES D P，BRASILEIRO P S．Rhodolith beds are major CaCO3 bio-factories in the tropical South West Atlantic[J]．PLoS One，2012，7（4）：35171．

[45] BELL P R．Status of eutrophication in the Great Barrier Reef lagoon [J]．Mar. Pollut. Bull.，1991，23：89-93．

[46] KUFFNER I B，HICKEY T D，MORRISON J M．Calcification rates of the massive coral Siderastrea siderea and crustose coralline algae along the Florida Keys（USA）outer-reef tract[J]．Coral Reefs，2013，32（4）：987-997．

[47] AGASSIZ A．Three cruises of the United States coast and geodetic survey steamer Blake in the Gulf of Mexico, Caribbean Sea, and along the Atlantic coast of the United States, from 1877 to 1880[J]．Bulletin of the Museum of Comparative Zoology at Harvard University，1888，2（15）：1-220．

[48] 阮祚禧，高坤山．钙化藻类的钙化过程与大气中CO2浓度变化的关系[J]．植物生理学通讯，2007，43（4）：773-778．

[49] CORROCHANO D，VACHARD D，ARMENTEROS I．New insights on the red alga Archaeolithophyllum and its preservation from the Pennsylvanian of the Cantabrian Zone（NW Spain）[J]．Facies，2013，59（4）：949-967．

[50] 戴昌凤．台湾地区生物礁及其生境[J]．古地理学报，2010，12（5）：565-576．

[51] RITSON-Williams R，ARNOLD S N，FOGARTY N D，STENECK R S，VERMEIJ M J，PAUL V J．New perspectives on ecological mechanisms affecting coral recruitment on reefs[J]．Smithson Contrib. Mar. Sci.，2009，38：437-457．

[52] SPOTORNO-Oliveira P，FIGUEIREDO M A，T?MEGA F T．Coralline algae enhance the settlement of the vermetid gastropod Dendropoma irregulare（d'Orbigny，1842）in the southwestern Atlantic[J]．J. Exp. Mar. Biol. Ecol.，2015，471：137-145．

[53] HAYAKAWA J，KAWAMURA T，OHASHI S，HORII T，WATANABE Y．Habitat selection of Japanese top shell（Turbo cornutus） on articulated coralline algae; combination of preferences in settlement and post-settlement stage[J]．J. Exp. Mar. Biol. Ecol.，2008，363（1）：118-123．

[54] RITSON-Williams R，PAUL V J，ARNOLD S N，STENECK R S．Larval settlement preferences and post-settlement survival of the threatened Caribbean corals Acropora palmata and A．cervicornis[J]．Coral Reefs，2010，29（1）：71-81．

[55] BOROWITZKA M A．Photosynthesis and calcification in the articulated coralline red algae Amphiroa anceps and A．foliacea[J]．Mar. Biol.，1981，2（1）：17-23．

[56] BURDETT H L，KEDDIE V，MACARTHUR N，MCDOWALL L，MCLEISH J，SPIELVOGEL E，HATTON A D，KAMENOS N A．Dynamic photoinhibition exhibited by red coralline algae in the red sea[J]．Bmc. Plant Biol.，2014，14（1）：139．

[57] 吴成业，张建林，黄良民．南沙群岛珊瑚礁潟湖及附近海区春季初级生产力[J]．热带海洋学报，2001，20（3）：59-67．

[58] WAI T，WILLIAMS G A．The relative importance of herbivore-induced effects on productivity of crustose coralline algae：Sea urchin grazing and nitrogen excretion[J]．J. Exp. Mar. Biol. Ecol.，2005，324（2）：141-156．

[59] RASHEED M，WILD C，FRANKE U，HUETTEL M．Benthic photosynthesis and oxygen consumption in permeable carbonate sediments at Heron Island，Great Barrier Reef，Australia．Estuarine [J]．Coastal and Shelf Science，2004，59（1）：139-150．

[60] 汪思茹，殷克东，蔡卫君，王东晓．海洋酸化生态学研究进展[J]．生态学报，2012，32（18）：5859-5869．

[61] RIEBESELL U，ZONDERVAN I，ROST B，TORTELL P D，ZEEBE R E，MOREL F M．Reduced calcification of marine plankton in response to increased atmospheric CO2[J]．Nature，2000，407（6802）：364-367．

[62] KAMENOS N A，HOEY T B，NIENOW P，FALLICK A E，CLAVERIE T．Reconstructing Greenland ice sheet runoff using coralline algae [J]．Geology，2012，40（12）：1095-1098．

[63] KAMENOS N A，CUSACK M．Mg-lattice associations in red coralline algae[J]．Geochim. Cosmochim. Ac.，2009，73（7）：1901-1907．

[64] DARRENOUGUE N，DECKKER P D，PAYRI C，EGGINS S，FALLON S，DARRENOUGUE N，DECKKER P D，PAYRI C．Growth and chronology of the rhodolith-forming，coralline red alga Sporolithon durum [J]．Marine Ecology Progress，2013，474（1）：105．