近日，宁志铭博士等在海洋科学领域的权威期刊《Journal of Geophysical Research: Oceans》上发表了题为“Phosphorus speciation, migration and transformation in seawater and sediments and potential role in starfish outbreaks of the Xisha Islands, northern South China Sea”的研究成果。

近几十年，西沙群岛的珊瑚礁遭遇多次长棘海星暴发，导致生态系统严重退化。然而，长棘海星暴发的机制仍不明确。“陆源营养盐输入假说”认为，长棘海星暴发与来自陆地的氮、磷等营养元素输入密切相关。因此，深入研究珊瑚礁区域磷的时空分布及其循环规律，对理解长棘海星暴发机制及应对珊瑚礁生态系统的退化具有重要意义。

研究团队通过系统的样品采集与分析，揭示了西沙群岛珊瑚礁海水、沉积物及长棘海星体内磷的形态、迁移与转化规律，并探讨了磷循环与长棘海星周期性暴发之间的潜在联系。研究发现，西沙群岛海域海水中的磷元素主要以溶解态存在，其中有机磷（DOP）占比超过67%，是溶解态无机磷（DIP）的主要来源之一。在沉积物中，磷元素则主要以无机态存在，尤其是与钙结合的磷（Ca-P）占据了较大比例。尽管交换态磷（Ex-P）在沉积物中的比例相对较小，但它是磷元素从沉积物释放到海水的重要来源。

此外，研究还表明，长棘海星通过摄食珊瑚或浮游植物，体内会大量累积有机磷和无机磷。当长棘海星排泄时，这些磷会重新释放到海水中，进而影响磷在珊瑚礁生态系统中的迁移和转化（图1a）。同时，历史数据对比显示，长棘海星的密度与DIP浓度之间存在一定的耦合关系（图1b）。在长棘海星暴发前，海水中DIP的浓度通常会显著升高，这进一步支持了“陆源营养盐输入假说”，即过量的营养盐输入促进了长棘海星的生长和暴发。因此，研究团队提出，通过限制人类活动导致的磷浓度异常升高，可能有助于预防和控制长棘海星暴发。对于已经发生长棘海星暴发的区域，则应综合考虑生态影响，避免因简单消杀措施导致磷的大量释放。

图1 长棘海星参与的珊瑚礁区磷元素循环（a）及海水溶解无机磷浓度和长棘海星密度的年际变化（b）

该研究成果标志着研究团队在珊瑚礁生源要素循环研究领域的持续进展，这是该团队继2020年在《JGR-Oceans》上发表关于西沙群岛磷含量的长时间尺度记录后，再次在同一刊物上发表的相关研究成果，对推动全球珊瑚礁保护事业具有重要意义。

文章信息如下：

Ning, Z., Z. Liu, K. Yu, B. Yang, X. Huang, and W. Jiang (2024), Phosphorus speciation, migration and transformation in seawater and sediments and potential role in starfish outbreaks of the Xisha Islands, northern South China Sea, 129(10), e2024JC021259, doi: https://doi.org/10.1029/2024JC021259.

Jiang, W., et al. (2020), Porites coral on a remote reef reveal marine phosphorus biogeochemical cycling following artificial disturbance, Journal of Geophysical Research: Oceans, 125(8), e2020JC016388, doi: https://doi.org/10.1029/2020jc016388.

文字作者：宁志铭

图片作者：论文配图

论文首页