珊瑚礁 -珊瑚目的動物形成的海洋生態

珊瑚礁

珊瑚目的動物形成的海洋生態
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珊瑚礁是石珊瑚目的動物形成的一種結構,這個結構可以大到影響其周圍環境的物理和生態條件。在深海和淺海中均有珊瑚礁存在,它們是成千上萬的由碳酸鈣組成的珊瑚蟲的骨骼在數百年至數千年的生長過程中形成的。珊瑚礁為許多動植物提供了生活環境,其中包括蠕蟲、軟體動物、海綿、棘皮動物和甲殼動物,此外珊瑚礁還是大洋帶的魚類的幼魚生長地。

  • 中文名稱
    珊瑚礁
  • 外文名稱
    coral reef
  • 常見海域
    太平洋中西部
  • 蘊含礦產資源
    鋁土礦、錳礦、磷礦
  • 蘊含金屬資源
    鋁,錳,銅,鉛,鋅等
  • 基本種類
    深水珊瑚礁和熱帶珊瑚礁

基本簡介

珊瑚礁(coral reef)是指造礁石珊瑚群體死後其遺骸構成的岩體。

珊瑚礁

珊瑚礁的主體是由珊瑚蟲組成的。珊瑚蟲是海洋中的一種腔腸動物在生長過程中能吸收海水中的鈣和二氧化碳,然後分泌出石灰石,變為自己生存的外殼。每一個單體的珊瑚蟲隻有米粒那樣大小,它們一群一群地聚居在一起,一代代地新陳代謝,生長繁衍,同時不斷分泌出石灰石,並粘合在一起。這些石灰石經過以後的壓實、石化,形成島嶼和礁石,也就是所謂的珊瑚礁。

在熱帶和亞熱帶淺海,由造礁珊瑚骨架和生物碎屑組成的具抗浪性能的海底隆起。造礁珊瑚具有分泌碳酸鈣形成外骨骼的功能,它們世代交替成長,最終生長到低潮線。地質時期的礁,在中三疊世以前的各時代,造礁生物種類很多;中三疊世以後,才基本上以六射珊瑚為主,故統稱為生物礁。地質時期的礁是與其同時代沉積層相比,垂向幅度較大的含有豐富造礁化石的碳酸鹽岩體,也稱古代礁。

形成構成

珊瑚礁

其形成是造礁珊瑚及其他造礁生物對生成礁的鈣物質長期積累沉積的結果,由造礁珊瑚的石灰質遺骸和石灰質藻類堆積而成的一種礁石。世界上珊瑚礁多見于南北緯30°之間的海域中,尤以太平洋中、西部為多。按形態劃分有:裾礁(岸礁)、堡礁、環礁、桌礁及一些過渡類型。據估計全世界珊瑚礁連同珊瑚島面積共有1000萬平方公裏。珊瑚礁生長速度一般為每年2.5釐米左右。有些珊瑚礁厚度很大,系因珊瑚礁生長發育過程中礁基不斷下沉或海面不斷上升所致。

相關分類

達爾文根據礁體與岸線的關系,劃分出岸礁、堡礁和環礁,根據形態分出台礁和點礁等類型。岸礁,沿大陸或島嶼岸邊生長發育,亦稱裙礁或邊緣礁。

珊瑚礁

堡礁

又稱堤礁,是離岸有一定距離的堤狀礁體,它與陸地以潟湖隔開。環礁,礁體呈環帶狀圍繞潟湖,有的與外海有水道相通。

台礁

呈台地狀高出附近海底,但無潟湖和邊緣隆起的大型珊瑚礁,也稱桌礁。點礁,即斑礁,是堡礁和環礁潟湖中的礁體,大小不等,形態多樣。

概述

珊瑚從古生代初期開始繁衍,一直延續至今,可作為劃分地層、判斷古氣候、古地理的重要標志。珊瑚礁與地殼運動有關。正常情況下,珊瑚礁形成于低潮線以下50米淺的海域,高出海面者是地殼上升或海平面下降的反映;反之,則標志該處地殼下沉。

珊瑚礁

科學價值

珊瑚礁蘊藏著豐富的油氣資源。珊瑚礁及其潟湖沉積層中,還有煤炭、鋁土礦、錳礦、磷礦,礁體粗碎屑岩中發現有、鉛、鋅等多金屬層控礦床。珊瑚灰岩可作燒石灰、水泥的原料,千姿百態的珊瑚可作裝飾工藝品,不少礁區已開闢為旅遊場所。

簡要

按照其地理分布的不同珊瑚礁可以分兩類:深水珊瑚礁和熱帶珊瑚礁。

深水珊瑚礁

許多石珊瑚也可以在水溫20°C以下成長和成礁。不像熱帶的珊瑚,它們不使用陽光作為首要能源,而是使用周圍水裏的營養。與熱帶的珊瑚礁相比這些珊瑚礁的生長非常緩慢。比如在歐洲的沿海從伊比利亞半島直到北角有一圈這樣的珊瑚礁圍繞。形成這些珊瑚礁的主要物種是Lophelia pertusa和Madrepora

oculata。

珊瑚礁

典型的珊瑚礁位于水深200至1000米之間,至今為止被發現的最深的深水珊瑚礁達3000米。40米以上還沒有發現有屬于這些屬的珊瑚生存。

深水珊瑚礁尤其受到現代化的捕魚技術的威脅。深水拖網可以在幾分鍾內破壞整個在數千年裏緩慢成長起來的珊瑚礁。

熱帶珊瑚礁

水溫常年高于20°C的地區熱帶珊瑚礁的珊瑚隻能在水溫高于20°C的地區生存。這些石珊瑚與蟲黃藻共生,因此它們需要充分的陽光,它們因此生活在水深50米以上的水中。因此熱帶珊瑚礁一般位于北緯30°至南緯30°之間。熱帶珊瑚礁的總面積約為60萬平方公裏,它們每年約堆積6.4億噸的碳酸鹽。

熱帶珊瑚礁分兩類:

沿岸沉積形成的珊瑚礁位于大陸架的淺水中。由于淡水帶來的營養物質這些珊瑚礁營養比較豐富。因此這些珊瑚礁中往往以軟珊瑚和藻類植物為主。

火山島形成的珊瑚礁遠離大陸,它們位于由火山活動形成的島嶼的周圍。比如夏威夷和塔希提周圍的珊瑚礁。這些珊瑚礁的營養比較少,因此以石珊瑚為主。

簡要

達爾文根據礁體與岸線的關系,劃分出岸礁、堡礁和環礁,根據形態還有台礁和點礁等類

型。

岸礁

沿大陸或島嶼岸邊生長發育,亦稱裙礁或邊緣礁。現代最長的岸礁沿紅海沿岸發育,綿延約2700多公裏,分布水深約36米。中國台灣恆春半島和海南島沿岸也有岸礁發育。

堡礁

又稱堤礁,是離岸有一定距離的堤狀礁體,它與陸地隔以瀉湖。現代規模最大的堡礁是澳大利亞昆士蘭大堡礁,全長約2000公裏,分布水深約30米。

環礁

礁體呈環帶狀圍繞瀉湖,有的與外海有水道相通。環礁直徑在幾百米至幾十公裏,形態多樣。已知的環礁有330個之多,主要分布在西太平洋的信風帶和印度洋熱帶海域。環礁多坐落在大洋火山錐上,孤立于汪洋大海之中,展布受洋底火山作用的控製,某些也可在大陸架上見到。環礁礁坪上常有灰砂(礫)島或礁岩島,統稱為珊瑚島。馬紹爾群島上的誇賈林環礁和馬爾地夫群島的蘇瓦迪瓦環礁,面積都在1800平方公裏以上,是世界上最大的兩個環礁。南海發育的環礁頗具特色,有瀉湖全被封閉的玉琢礁;有瀉湖與外海有3個通道的華光礁;還有多通道開放式的永樂環礁,半月形全開放式的宣德環礁。永樂環礁和宣德環礁均發育有灰砂島和礁岩島,其中最大的灰砂島是永興島,面積1.85平方公裏。

台礁

呈台地狀高出附近海底,但無瀉湖和邊緣隆起的大型珊瑚礁。也稱桌礁。礁坪上也可發育灰砂島,如西沙群島的中建島。

點礁

即斑礁,是堡礁和環礁瀉湖中的礁體,大小不等,形態多樣。

其他類型

根據形態還有圓丘礁、塔礁、馬蹄礁、層狀礁等。馬克斯韋爾將昆士蘭大堡礁的礁體分成月牙礁、耙狀礁和封閉網狀礁等19個類型。

成群分類

礁體往往成群展布。根據礁群特征又可分為:線型礁群、寬頻狀礁群、弧形或馬蹄形礁群和環形礁群等。

海平線分類

根據礁與海平面的關系,又可分為上升礁和溺礁。上升礁又稱隆起礁。它出露于海面以上,礁上沒有活珊瑚生長,是地殼上升或海面下降的產物。溺礁的形成是因為地殼下沉或海面上升迅速,造礁珊瑚的生長追隨不上,致使礁體沉溺于造礁珊瑚生長的極限深度以下。這裏活的珊瑚無法生存,珊瑚礁遭受溶蝕。因而,溺礁常常被作為地殼下沉或海面上升的可靠標志。上升礁如台灣和海南島南岸所見,溺礁以中沙群島大環礁為代表。

簡要

按照其形式珊瑚礁可以分多個形態。

珊瑚礁

環礁

環礁一般是由火山島周圍的裾礁演化而成的。通過風化島嶼逐漸被消磨,最後沉到水面以下,最後隻剩下一個環繞著一個暗礁的環礁。海底下沉和海面上升也會形成環礁。馬爾地夫由26個這樣的環礁組成。

裙礁

裙礁沿著大陸或者島嶼的邊緣形成。大多數沿岸珊瑚礁是裙礁。裙礁的形成需要一定的條件,在大量淡水入海的地方(比如亞馬孫河的入海口)裙礁無法形成。塞席爾是一個遠洋裙礁的例子。

平頂礁

假如海底有平坦的、珊瑚礁生長的條件,那麽就能夠形成平頂礁。平頂礁有時有些地方可以伸出水面,在那裏形成沙灘和小島,而在這些沙灘和小島附近又可以形成裙礁。在平頂礁的中部可能形成礁湖。環礁的內部也可能有平頂礁形成。

堡礁

堡礁位于大陸架的邊緣,它在大洋與大陸架的淺水之間形成了一個屏障。堡礁可以是因為大陸下沉由裙礁演化而成。最著名的堡礁是澳大利亞的大堡礁。

成礁環境

簡要

造礁珊瑚對水溫、鹽度、水深和光照等條件都有比較嚴格的要求:

水溫

珊瑚生長的水溫約為20~30°C。J.D.米利曼認為23~27°C是造礁珊瑚生長發育的最佳水溫,韋爾斯認為最佳水溫上限可達29°C。熱帶海區,這一最佳水溫出現在冬季和春季,因而許多學者認為冬季珊瑚生長最快。海南島和西沙群島水溫平均為25~27°C,屬珊瑚生長最佳水溫範圍,但海南島的季節變化大,水溫不穩定,對珊瑚生長有抑製

作用。海南島和台灣的珊瑚礁被稱為“高緯度珊瑚礁”。

珊瑚礁

鹽度

造礁珊瑚生長在鹽度為27~40的海水中,最佳鹽度範圍是34~36。南海鹽度為34,屬最佳鹽度範圍,海南島沿岸有淡水註入,鹽度略低,為32左右。

水深

一般認為造礁珊瑚生長的水深範圍是 0~50米,最佳水深為20米以淺。許多學者認為這實際上是與造礁珊瑚共生的蟲黃藻進行光合作用所需的深度。

光照

也是蟲黃藻光合作用的需要,一般熱帶光照強,時間長,平均光照率在50%以上,有利于珊瑚礁的發育。

風和風浪

一般迎風浪一側礁發育較好。新月形和馬蹄形礁體的凸面是迎風迎浪的。如果風浪有季節性變化,礁的形狀會出現雙馬蹄形。所以根據古代礁的形態可判斷古風向。過強的風浪使珊瑚蟲難以在基底上固著,不發育礁。

河流

河流入海處,海水鹽度低,泥沙含量大,混濁度高,海水透明度低,會使珊瑚窒息而死,所以有大量泥沙入海的河口處一般不發育岸礁,如海南島的岸礁在河口區缺失。

海平面變動

當海面穩定時,珊瑚礁平鋪發展,但厚度不大;當海面上升或海底下沉時,形成的礁層厚度較大,礁體可發育成塔形、柱形,也有的礁體可深溺于海面以下成為溺礁。當海面下降或地殼上升時,形成的礁層厚度也不大,也有的礁體可高出海面成為隆起礁。這種影響因素對古代礁意義較大。

海底地形和底質

無論在大洋或淺海區,珊瑚礁總是生長于海底的正地形上,如大洋中的平頂海山、海底火山、大陸架的邊緣堤以及構造隆起上。由于在不同的海底地形上水動力作用不盡一致,因此地形特征有時對礁體發育有很大影響。如極淺的平緩海底往往形成離岸礁;而岸坡較陡,則礁體緊貼岸線發育。珊瑚在海底營固著生活,在堅硬的岩石基底上發育較好,部分屬種也可在水下砂坎上發育,說明對底質有一定的選擇。

藻類與珊瑚礁的關系

蟲黃藻與造礁珊瑚共生,它吸收造礁珊瑚排出的 CO2,為珊瑚蟲提供鈣質,形成骨骼中甲殼質(幾丁質)的有機成分,它們構成一個相互依存的生態系統。紅藻中的珊瑚藻是完全鈣化藻,可形成層狀骨架,參與造礁。藻屑是珊瑚礁中常見的組分,一般佔20~50%。藻類還可粘結礁骨架和生物屑,並有富鎂作用,形成高鎂方解石。但鑽孔藻(Bringalgal)在珊瑚礁中起破壞作用。

基本分帶

簡要

珊瑚礁由3個基本相帶組成,即礁前帶、礁核帶和礁後帶:

礁前帶

包括礁前塌積和礁前斜坡兩個亞相。前者位于後者的下方,坡度和緩,塌積

物主要來源于礁核,粗細混雜,大礁塊直徑達數米。細小的生物碎屑也不少,這些沉積物在重力作用下,以崩塌和滑移等方式運移並堆積。礁前斜坡亦稱礁坪前坡,坡度達50°以上,其上限與珊瑚叢生帶呈過渡漸變關系,平面上呈槽溝與礁脊相間排列的鋸齒狀槽溝-礁脊系,礁前斜坡一般為硬底質。

珊瑚礁

礁核帶

包括珊瑚叢生帶、礫堤(或藻脊)、礁坪和礁塘等 4個亞相。珊瑚叢生帶的珊瑚不僅向海方成長,並以低潮線為上限向上繁衍,最終的結果是擴大礁坪。在波浪、潮流和風暴潮作用下,珊瑚叢生帶為礁體其他相帶提供了豐富的碳酸鹽沉積物。礫堤(或藻脊)展布在礁坪前緣,一般高出礁坪1米以上,抗浪性強,礫堤由礁塊或礁礫組成,物質來源于珊瑚叢生帶,通常由波浪、風暴潮上掀堆積。大洋環礁的礫堤,常被孔石藻、石葉藻等包殼粘生,形成藻脊。礁坪亦稱礁平台,是珊瑚礁的主體,主要由珊瑚礁岩構成。礁坪的發展上限為低潮線,表面因珊瑚群叢構成的圓桌狀突起(黑圓石)和不規則延伸的溶溝切割而崎嶇不平,有的還發育有珊瑚和貝殼碎屑組成的砂(或礫)斑堆積,礁坪上松散生物屑沉積物的粒徑由海向內變細。礁塘界于礁坪與海灘之間,深幾十釐米至數米,底質為砂質。

礁後帶

包括海灘、砂壩(或灰砂島)和瀉湖3個亞相。海灘是向礁坪傾斜的潮間帶,由珊瑚屑等生物砂組成,岸礁的海灘有少量陸源碎屑,海灘砂可被文石、高鎂方解石等碳酸鹽類礦物膠結形成海灘岩;砂壩(或灰砂島)位于潮上帶,由珊瑚等生物砂(礫)組成,岸礁區的砂壩可見陸源碎屑,一般高3~5米;瀉湖是堡礁和環礁所特有的相,平均深度為45米,可分出瀉湖斜坡、點礁和湖底3個微相,瀉湖斜坡與點礁周邊有分枝狀珊瑚生長,湖底為灰泥(南海黃岩島環礁)或珊瑚泥(太平洋比基尼環礁)沉積。

上述相帶隻有在堡礁和環礁才一應俱全;台礁無礁後帶;岸礁的礁後帶僅包括海灘和砂壩。

珊瑚礁分類

石珊瑚目

石珊瑚目Scleractinia Bourne, 1900

蜂巢珊瑚科Faviidae Gregory, 1900

扁腦珊瑚屬Platygyra Ehrenberg

精巧扁腦珊瑚Platygyra daedalea (Ellis & Solander)

扁腦珊瑚Platygyra sp

蜂巢珊瑚屬Favia Oken

標準蜂巢珊瑚Favia speciosa (Dana)

角蜂巢珊瑚屬Favites Link

多彎角蜂巢珊瑚Favites flexuosa (Dana)

秘密角蜂巢珊瑚Favites abdita (Ellis & Solander)

同星珊瑚屬Plesiastrea Milne-Edwards & Haime

曲同星珊瑚Plesiastrea curta (Dana)

多孔同星珊瑚Plesiastrea versipora (Lamarck)

小星珊瑚屬Leptastrea

粗突小星珊瑚Leptastrea bottae (Milne-Edwards & Haime)

刺星珊瑚屬Cyphastrea Milne-Edwards & Haime

鋸齒刺星珊瑚Cyphastrea serailia (Forskal)

刺孔珊瑚屬Echinopora Lamarck

寶石刺孔珊瑚Echinopora gemmacea ( Lamarck)

菊花珊瑚屬Goniastrea Milne-edwards & Haime

粗糙菊花珊瑚Goniastrea aspera Verrill

濱珊瑚科Poritidae Gray, 1842

濱珊瑚屬Porites Link

澄黃濱珊瑚Porites lutea Milne-Edwards & Haime

普哥濱珊瑚Porites pukoensis Vaughan

扁縮濱珊瑚Porites compressa Dana

角孔珊瑚屬Goniopora de Blainville

細角孔珊瑚Goniopora gracilis (Bassett-Smith)

斯氏角孔珊瑚Goniopora stutchburyi Wells

角孔珊瑚Goniopora sp

裸肋珊瑚科Merulinidae Verrill, 1866

刺柄珊瑚屬Hydnophora Fischer de Waldheim

鄰基刺柄珊瑚Hydnophora contignatio (Forskal)

梳狀珊瑚科Pectiniidae Vaughan & Wells, 1943

尖孔珊瑚屬Oxypora Saville-Kent

撕裂尖孔珊瑚Oxypora lacera (Verrill)

刺葉珊瑚屬Echinophyllia Klunzinger

粗糙刺葉珊瑚Echinophyllia aspera (Ellis & Solander)

菌珊瑚科Agariciidae Gary, 1847

厚絲珊瑚屬Pachyseris Milne-Edwards & Haime

標準厚絲珊瑚Pachyseris speciosa (Dana)

牡丹珊瑚屬Pavona Lamarck

十字牡丹珊瑚Pavona decussata (Dana)

葉形牡丹珊瑚Pavona frondifera Lamarck

易變牡丹珊瑚Pavona varians Verrill

鐵星珊瑚科Siderastreidae Vaughan & Wells, 1943

假鐵星珊瑚屬Pseudosiderastrea Yabe & Sugiyama

假鐵星珊瑚Pseudosiderastrea tayamai Yabe & Sugiyama

鹿角珊瑚科Acroporidae Verrill, 1902

薔薇珊瑚屬Montipora de Blainville

膨脹薔薇珊瑚Montipora turgescens Bernard

鹿角珊瑚屬Acropora Oken

粗野鹿角珊瑚Acropora humilis (Dana)

多孔鹿角珊瑚Acropora millepora (Ehrenberg)

佳麗鹿角珊瑚Acropora pulchra (Brook)

石松鹿角珊瑚Acropora selago (Studer)

鹿角珊瑚Acropora sp

枇杷珊瑚科Oculinidae Gray, 1847

盔形珊瑚屬Galaxea Oken

叢生盔形珊瑚Galaxea fascicularis (Linnaeus)

稀杯盔形珊瑚Galaxea astreata (Lamarck)

木珊瑚科Dendrophylliidae

筒星珊瑚屬Tubastraea

猩紅筒星珊瑚Tubastrea coccinea Lesson

陀螺珊瑚屬Turbinaria Oken

盾形陀螺珊瑚Turbinaria peltata (Esper)

錐形珊瑚屬Balanophyllia

群棲錐形珊瑚Balanophyllia generatrix Cairn & Zibtowius

褶葉珊瑚科Mussidae Ortmann, 1890

葉狀珊瑚屬Lobophyllia de Blainville

傘房葉狀珊瑚Lobophyllia corymbosa (Foskal)

軟珊瑚目

軟珊瑚目Alcyonacea

軟珊瑚科Alcyonidae

短指軟珊瑚屬Sinularia

短指軟珊瑚Sinularia sp

肉芝軟珊瑚屬Sarcophyton

肉芝軟珊瑚Sarcophyton sp

豆莢軟珊瑚屬Lobophytum

豆莢軟珊瑚Lobophytum sp

棘軟珊瑚科Nephtheidae

柔荑軟珊瑚屬Nephthea

柔荑軟珊瑚Nephthea sp

軟柳珊瑚科Subergorgiidae

軟柳珊瑚屬Subergorgia

側扁軟柳珊瑚Subergorgia suberosa Pallas

粉灰軟柳珊瑚Subergorgia ornate Thomson & Simpson

網狀軟柳珊瑚Subergorgia reticulata(Ellis and Solander)

Subgorgia rubra

類尖柳珊瑚科Paramuriceidae

小尖柳珊瑚屬Muricella

扁小尖柳珊瑚Muricella sibogae (Nutting)

中華小尖柳珊瑚Muricella sinensis (Verrill)

小月柳珊瑚屬Menella

長小月柳珊瑚Menella praelonga (Ridley)

絨柳珊瑚屬Villogorgia

緊絨柳珊瑚Villogorgia compressa Hiles

Villagorgia antillarum

刺柳珊瑚屬Echinogorgia

疏枝刺柳珊瑚Echinogorgia pseudosassapo kollker

枝網刺柳珊瑚Echinogorgia sassapo reticulate (Esper)

花刺柳珊瑚Echinogorgia flora Nutting

楞刺柳珊瑚Echinogorgia mertoni kunkenthal

珊瑚礁

鞭柳珊瑚科Ellisellidae

如燈芯柳珊瑚屬Scirpearia

細如燈芯柳珊瑚Scirpearia gracilis (Wright & Studer)

黃如燈芯柳珊瑚Scirpearia erythraea Kukenthal

燈芯柳珊瑚屬Junceella

脆燈芯柳珊瑚Junceella fragilis (Ridley)

燈芯柳珊瑚Junceella juncea (Pallas)

鱗燈芯柳珊瑚Junceella scuamata Toeplitz

蕾燈心柳珊瑚Junceella gemmacea (Valenciennes)

叢柳珊瑚科Plexauridae

厚叢柳珊瑚屬Hicksonella

厚叢柳珊瑚Hicksonella princeps Nutting

海底柏科Melithaidae

海底柏屬Melithaea

赭色海底柏Melithaea ocracea (Linnaeus)

疊葉柳珊瑚屬Mopsella

黃疊葉柳珊瑚Mopsella rubeola (Wright & Studer)

群體海葵目

群體海葵目ZOANTHIDEA

鞘群海葵科Epizoanthidae

皮群海葵屬Palythoa

皮群海葵Palythoa sp.

研究簡史

三國時期

早在225~230年,中國三國(吳)時期,康泰在《扶南傳》中記載了南海的珊瑚礁。

19世紀初

德國自然學者A.von沙米索等在印度洋航行中,發現一些低矮群島是由坐落于海底山頂上的造礁珊瑚構成,並指出礁體形狀與盛行風和水流等有關。1831~1836年,進化論創始人C.R.達爾文乘“貝格爾”艦環球考察中,對珊瑚礁進行過觀察,劃分出岸礁、堡礁和環礁,並于1842年在《珊瑚礁的構造和分布》一文中,提出了珊瑚礁成因的“沉降說”,極大地推進了珊瑚礁的研究。有關其成因的討論以後持續了近100年。

珊瑚礁

20世紀

1912年法國L.儒班發表了第一幅全球珊瑚礁分布示意圖。

1935~1937年,中國地質學家馬廷英利用珊瑚的生長紋與骨骼密度差關系,測得中國東沙群島造礁珊瑚成長率每年為4~11毫米。50年代以來,美國H.S.萊德、K.O.埃默裏和J.W.韋爾斯等人發現珊瑚礁主要分布在受赤道暖流明顯影響的大洋西部。1957年,韋爾斯闡明了珊瑚礁發育主要受水溫、鹽度、水深和光照等因素控製。1968~1970年間,澳大利亞學者W.G.H.馬克斯韋爾對昆士蘭大堡礁作了詳細研究,闡明了水文條件變化與礁體形態和發展的關系;他所提出的珊瑚礁分類,是對達爾文的分類的重要補充。20世紀40年代以來,在古代礁中發現了不少大型油氣田。由此更促進了珊瑚礁研究工作的開展,並使現代礁與古代礁的研究結合起來。

其他資料

發展階段

達爾文“沉降說”

1842年,達爾文提出的珊瑚礁成因的“沉降說”認為,珊瑚礁的形成經歷了三個發育階段:

首先,在島嶼(尤其是火山島嶼)沿岸形成環繞海岸並與島嶼相連的岸礁;第二階段,島嶼略微下沉,珊瑚則與沉降速率保持同步向上生長,由于外緣海況條件好,珊瑚礁成長快于內側,結果珊瑚礁與海岸分開,中間隔以瀉湖,形成堡礁;第三階段,島嶼全部沉降入海,珊瑚仍向上生長,形成環繞瀉湖的環礁。這一理論的地質背景是火山島不斷下沉,所以又稱為“礁基沉降說”。達爾文還指出,某些環礁可在平坦的沉降台階上形成,不必經過堡礁階段;淺灘可直接由珊瑚生長發育成環礁,而無需發生沉降運動。沉降說將珊瑚礁三種主要類型密切聯系成一完整的發生系列,獲得不少學者的支持。1950~1952年在馬紹爾群島埃尼威托克環礁鑽探,分別在1267米和 1405米遇到玄武岩基底。由于珊瑚隻能生長在淺水區,可見生長基底曾下沉1000餘米。對于大洋環礁來說,沉降說是可信的。

R.A.戴利

美籍加拿大學者R.A.戴利(1915)則強調冰川控製海平面變化,並對珊瑚礁發育產生影響,提出有關珊瑚礁成因的“冰川控製說”,認為冰期時海面下降100米,使出露的珊瑚死亡,當時水溫低,泥沙量大,珊瑚不能生存,已有的岸礁遭毀壞,灘地被削平到冰期時的海面高度。冰期後,海面上升100米,環境適合珊瑚繁衍,它們在冰期時形成的夷平台地上生長,一般是外緣更適合珊瑚繁殖,因而成長快,逐漸形成堡礁和環礁。戴利認為,冰川控製說能更好地說明瀉湖所具有的淺而平坦特徵。但這一假說難以解釋鑽探揭露的厚逾千米的珊瑚礁體。

J.E.霍夫邁斯特和萊德

1935年,美國學者J.E.霍夫邁斯特和萊德提出關于環礁成因的“先成海台說”,但隻能說明某些小而薄的礁體的成因。1947年,荷蘭地質學者P.H.奎年將沉降說和冰川控製說結合考慮,提出“冰期成因沉降說”,認為沉降說是正確的,但冰期海平面下降對珊瑚礁確有侵襲作用,對礁體的表面形態特征有顯著影響。由于珊瑚礁的成因是復雜的,要圓滿解釋所有珊瑚礁的成因,還有待進一步努力。

研究意義

古生代研究

珊瑚從古生代初期開始繁衍,一直延續至今。珊瑚屬種多,演化快,常成為劃分地層的依據。造礁珊瑚對環境要求嚴格,隻生長于熱帶、亞熱帶淺海中,而且隨著緯度升高,其屬種減少,生長率變慢,因而又可作為判斷古氣候、古地理的重要標志。某些屬種的造礁珊瑚,每年會象樹木年輪那樣留下生長線,因而可將其當作“生物鍾”。寒武紀期間年生長線為424~412條,奧陶紀為412~402條,泥盆紀為410~385條,石炭紀為390條左右,三疊紀 381條左右,現代為365條左右,這是地球自轉速度變慢的有力證據。

地殼運動研究

珊瑚礁與地殼運動有關。正常情況下,珊瑚礁形成于低潮線以下50米以淺的海域,高出海

面者無疑是地殼上升或海平面下降的反映;反之,50米以深或覆蓋在平頂海山上的巨厚珊瑚礁灰岩,則標志該處地殼下沉。根據珊瑚礁灰岩的產狀、厚度和分布等特點,還可以了解地殼運動的性質和特點。地槽區因地殼活動頻繁,升降幅度也大,常常會形成巨厚而結構復雜的珊瑚礁灰岩;地台區地殼較穩定,升降幅度不大,通常形成厚度不大、結構較簡單的珊瑚礁體;地台活化區由于地殼活動性大,個別地段甚至為較深的地塹和海灣,因而可形成較厚的珊瑚礁沉積。

珊瑚礁

地質時期珊瑚的生長北界不同,在晚侏羅世北界自英國德國南部、阿爾卑斯山以北、高加索直到帕米爾一帶。以後,北界逐漸南移,到第四紀才與現代大體一致。這可能是氣候變遷和大陸漂移的結果。

礦產資源

珊瑚礁蘊藏著豐富的礦產資源。礁灰岩是多孔隙岩類,滲透性好,有機質豐度高,是油氣良好的生儲層。目前已發現和開採的礁型大油田有十多個,可採儲量50多億噸。礁型氣田也是高產的。大型油氣田多產于古代的堡礁中。珊瑚礁及其瀉湖沉積層中,還有煤炭鋁土礦、錳礦、磷礦。礁體粗碎屑中發現銅、鉛、鋅等多金屬層控礦床。礁作為儲水層具有工業利用價值。珊瑚灰岩可作為燒製石灰、水泥的良好原料。有潮汐通道與外海溝通的環礁瀉湖,可闢為船舶的天然避風港。珊瑚礁灰岩覆蓋的平頂海山,可作為水下實驗的優良基地。千姿百態的珊瑚可作為裝飾工藝品。五彩繽紛的礁棲熱帶魚類可供人們觀賞。有些珊瑚早已被用作葯材。礁區具有豐富的漁業、水產資源。不少礁區已開闢為旅遊場所。

分布

概述

全世界的珊瑚礁總面積估計為28.43萬平方公裏,其中印度洋-太平洋地區(包括紅海、印度洋、東南亞和太平洋)佔91.9%的面積。僅東南亞就佔32.3%的面積,太平洋(包括澳大利亞)佔40.8%。大西洋和加勒比海僅佔全世界的7.6%。[2]

沒有珊瑚礁分布的原因

美國西海岸和非洲西海岸基本上沒有珊瑚礁,或者很少,其原因主要是上升的牆冷海流降低當地的水溫[3]。從巴基斯坦到孟加拉國的南亞海岸的珊瑚礁也很少[4]。南美洲東南海岸和孟加拉國缺少珊瑚礁的原因是因為亞馬孫河和恆河在這裏有大量淡水入海。

世界上著名的珊瑚礁有

澳大利亞的大堡礁是世界上最大的珊瑚礁

中美洲宏都拉斯的羅阿坦堡礁是世界上第二大的珊瑚礁

埃及紅海海岸的珊瑚礁

生物起源搖籃

概述

珊瑚礁並非僅僅擁有美麗的外表以及棲息著豐富的物種。長期以來,它們一直充當著無數海洋生命的進化源泉的角色,其中甚至包括像蛤蜊和蝸牛這樣通常被科學家認為從淺海水域起源的物種。這一結論源自對化石記錄進行的新一輪調查,同時這一發現強化了進化潛能與環境具有重要關系的理論。

《科學》雜志

據美國《科學》雜志線上新聞報道,珊瑚礁是眾所周知的生物多樣性熱點區域,但是科學家一直假設,許多棲息在珊瑚礁中的物種都是從其他生態系統中遷徙而來的,例如淺海水域。這項新研究的負責人、德國柏林自然史博物館的古生物學家Wolfgang Kiessling最初也認同這樣的假設。但是受到之前有關珊瑚礁研究的啓發,以及來自魚類遺傳學研究的提示,他又重新調查了這一問題。從2000年開始,Kiessling和兩名同事開始分析棲息在海底的動物的化石。在進行野外考察的基礎上,結合科學文獻,研究人員匯編了回溯至5.4億年前的全球各地的生物體記錄,其中包括大多數多細胞生物的進化歷史。Kiessling指出:“我們認為隻有進行一次全面的研究才能夠回答我們提出的珊瑚礁是否是進化發源地的問題。”

根據化石第一次出現的位置,3位科學家確定了6615種海洋生物的起源環境。他們在1月8日出版的美國《科學》雜志上報告說,大約有1426種生物起源于珊瑚礁中,這幾乎比淺水環境中的生物起源數量多了50%。此外,Kiessling表示,他們發現,珊瑚礁對其他棲息地的生物多樣性亦作出了貢獻,這是因為一些起源于珊瑚礁生物系統的物種後來又遷徙到了別處。他說:“我們對于珊瑚礁作為生物起源搖籃的作用是如此巨大感到非常吃驚。”

美國墨爾本市佛羅裏達理工學院的古生物學家Richard Aronson表示:“這是一篇非常吸引人並且極為重要的論文。”他說:“這意味著如果現代珊瑚礁持續遭到破壞,那麽將因為切斷新的生物多樣性的供給而使其他生態系統的進化遭受長期影響。”

現狀

“全球二氧化碳濃度如持續激增,珊瑚礁將極有可能在本世紀末完全滅絕。”在倫敦舉行的一次學術會議上,科學家發出如此警告。來自大學、政府研究機構和聯合國政府間氣候變化小組的數十位珊瑚礁及氣候變化方面的專家參加了此次會議。與會專家預計,到本世紀中葉全球大氣中的二氧化碳濃度將達到450ppm,日益變暖的氣候和日漸酸化的海水將對珊瑚礁的生存產生嚴重威脅,此後數十年內珊瑚礁的生長將逐漸停止直至滅亡。

作為“生命母親”的海洋就好似一個巨大的“碳調節器”,以其天然的鹼性,不斷吸收並分解著地球上大量的二氧化碳,調節著世界各地的氣候。有學者稱,自工業革命以來的200多年時間裏,海洋大約吸收了一半以上人類產生的二氧化碳;目前地球上每人每年產生的二氧化碳中有1噸左右仍需依靠海洋進行吸收。自20世紀四五十年代,化石能源得到更為廣泛的套用以來,人類碳排放速度和總量與此前不可同日而語,海洋雖然廣闊無垠,卻仍然有其極限。大氣中二氧化碳水準從工業化時代前後的280ppm已飆升至如今的387ppm。根據電腦模擬顯示,若二氧化碳排放量仍以目前速度繼續下去,2100年海洋酸鹼值將降低0.5個單位。

難以承受之“酸”  

身處日漸污濁空氣中的人們對此並沒有太多留意,而對海洋環境極為敏感的珊瑚礁已經對此產生了反應。英國海洋科學家稱,酸化對海洋生物,尤其是外殼或骨骼含鈣的生物將造成“嚴重威脅”,到2050年,地球大氣中的二氧化碳平均濃度很可能比工業化時代前成長一倍,適宜眾多生物繁衍的珊瑚礁屆時可能比現在減少三成。專門從事珊瑚礁與海洋酸鹼度關系研究的美國卡內基研究所地球生態學部斯爾弗曼博士稱,與工業化之前的水準相比,珊瑚如今已經放慢了它們形成骨骼的速度。當二氧化碳濃度達到560ppm時,所有的珊瑚礁將停止生長並開始溶解。他說,這是一個很明顯的邏輯關系,海洋酸化就意味著珊瑚礁的滅亡。

斯坦福大學伍德環境研究所教授斯蒂芬·帕魯比說,盡管人類在這個星球上的所作所為十分空前,但我們還是很難構想,這些存活了2億5千萬年的珊瑚壽命可能隻剩下幾十年。

隨著海洋酸化進一步加重,海洋中通過光合作用分解二氧化碳的一種鈣質超微型浮遊生物——顆石藻類的生長也將受阻,此時海洋酸化將開始進入惡性迴圈,氣候變化與海洋酸化相互影響,愈演愈烈。英國鄧迪大學約翰·雷文稱,海洋酸化到此時已無法有效逆轉,要再回歸到前工業化時代的狀態,隻有通過數千年的自然演化。

無法抗拒之“暖”  

而與海洋酸化相比,日益上升的氣溫則是一個更為直接的威脅。珊瑚尤其是熱帶珊瑚適應氣候能力較弱,極易受到海水表面高溫的傷害,當海水出現高溫時寄居在珊瑚上的生物就會大量離開,成片的彩色珊瑚因此會變得像骨頭一樣慘白,而後很快死去,這種現象被稱為珊瑚的“漂白”或“白色瘟疫”。在厄爾尼諾較劇烈的1997年到1998年間,全球的珊瑚普遍出現了漂白現象,尤其是在印度洋、東南亞、西太平洋和加勒比海,珊瑚大量死亡,在一些地區死亡率甚至超過了90%。

一旦大氣中二氧化碳的濃度達到450ppm,海洋的溫度將很有可能觸發更為廣泛的漂白作用。而與此同時,增加的酸度又將進一步導致其他健康珊瑚生長速度放慢。而如果珊瑚大量減少或完全滅絕,所帶來的一個連鎖反應將是靠吃浮遊生物和有殼水生動物為生的魚類,其數量將減少甚至消失。假如魚類消失,海洋裏會充斥著水母等生物,而水母又可能吃掉其他種類的浮遊生物……海洋的生物結構將被完全改變。

威脅

概述

對于珊瑚礁來說人類是唯一的巨大威脅。尤其陸地上的污染和過渡捕撈對這些生態系統造成了嚴重威脅。船隻了拖網造成的物理破壞也是一個問題。活魚貿易導致了使用少量氰化物和其他化學葯劑來捕捉小魚的手段。此外氣候現象如厄爾尼諾現象和全球變暖造成的過高的水溫也會導致珊瑚白化。按照大自然保護協會的資料目前全球珊瑚礁破壞速度不斷加快,在50年內全球70%的珊瑚礁會消失。對于生活在熱帶的人來說這個損失可能意味著一個大災難。2003年修等寫道:“隨著人口的成長,以及運輸和儲存系統的發展,人類對珊瑚礁的影響的發展呈指數倍成長。比如對魚和其他自然資源的市場需求全球化,對珊瑚礁資源的需求比對熱帶資源的需求的成長快得多。”

目前學者還在研究各種因素對珊瑚礁系統的影響。這些因素的列表很長,從海洋吸收二氧化碳開始,到大氣層的變化、紫外線的影響、海洋酸化、病毒、沙暴將病菌帶到遠海珊瑚礁的可能性、不同的污染物等等。不但近海的珊瑚礁受到威脅,因此不僅陸上的發展和污染是一個問題。

陸上發展和污染

土地使用過度或者管理不良均會威脅珊瑚礁。在過去20年中,過去大量在海岸出現的紅樹林由于造路、建築工程、機場海港建築、隧道建築等被破壞。這些紅樹林能夠吸收許多從陸地上流失的營養。從陸地上流失的營養在海水中會導致藻類和浮遊生物的大量繁殖,形成赤潮。而珊瑚礁則需要營養少的海水,需要充分的陽光。大量的營養流入會破壞其生態系統內部的平衡。海岸濕地的喪失和赤潮是嚴重影響珊瑚礁所需要的水質的因素。

水質差的水似乎也促進珊瑚蟲傳染病的傳播。

工業污染物中很常見的銅影響珊瑚蟲的生長。

活魚貿易

由于北美和歐洲對珊瑚礁觀賞魚的需求在印度洋-太平洋地區使用氰化物捕魚的方法大增。世界上85%的觀賞魚是在這個地區捕取的,幾乎所有這些魚是使用氰化物捕取的。捕魚人使用氰化物來麻醉魚,然後可以輕易地捕取它們。使用這個手段捕魚魚的死亡率達90%。氰化物對珊瑚礁生態系統的破壞也很大,它殺死珊瑚蟲和其他無脊椎動物。同時通過捕走對整個生態系統平衡必須的魚本身就對珊瑚礁造成了威脅。有時捕魚人還敲擊珊瑚礁來驚嚇魚,讓它們從縫隙中逃出來,或者破壞珊瑚礁來捕取藏在縫隙中的魚。

貧困是促使氰化物捕魚普及的重要原因。有些地區如菲律賓使用氰化物捕捉活魚非常普及而且是合法的,而當地40%的人生活在貧困線以下。在這些開發中國家中捕魚人隻有依靠這樣的手段才能養活自己和家人。

另一種對珊瑚礁破壞巨大的捕魚方法是使用炸葯捕魚。捕魚的人使用一個裝有硝酸鉀的瓶子。瓶子爆炸時在水下造成一個沖擊波,導致魚鰾破裂。之後魚浮到水面上。捕魚的人往往在第一次爆炸後再進行第二次爆炸來捕取被死魚吸引來的食肉魚。這個手段不但炸死許多小魚而且還炸死許多生活在珊瑚礁裏的其他生物,甚至于珊瑚礁本身。過去充滿珊瑚的地方今天變成一片荒漠,沒有一點珊瑚,就更不用說其他生活在珊瑚礁中的生物了。

珊瑚白化

在1998年和2004年的厄爾尼諾現象過程中海水水溫超過了一般情況,許多珊瑚礁出現了白化的現象,有些死亡。此後部分離污染源遠的地區的珊瑚礁獲得恢復。但是也有些學者認為由于全球變暖造成的珊瑚礁的擴展會高于其死亡。有人甚至估計到2100年全球珊瑚礁的面積會比工業革命前成長35%。

關于珊瑚白化的原因以及全球變暖的影響現在在學術界還有很大的爭議。

全球的破壞情況

東南亞的珊瑚礁主要受到捕魚(使用氰化物和炸葯)、過量捕撈、泥沙沉積、污染和白化的威脅。通過教育、管理和設立海洋保護區的方式各個國家嘗試保護這些珊瑚礁。比如印度尼西亞擁有3.3萬平方海裏的珊瑚礁,佔全世界的1/3,印度尼西亞1/4的魚類生活在這些珊瑚礁內。這些珊瑚礁受到破壞性捕魚、無管理的旅遊業和由于氣候變化導致的白化的破壞。2000年印度尼西亞414個珊瑚礁觀察站提供的資料表明印尼僅6%的珊瑚礁處于完好的狀態,24%處于良好狀態,約70%處于惡劣至中等狀態。

粗的估計全球約10%的珊瑚礁近乎死亡。威脅原因如上所述從捕魚技術的環境影響直到海洋的酸化。珊瑚白化也是一個全球性的問題。

保護和重建

簡要

估計全球60%的珊瑚礁受到人類活動所造成的威脅。尤其在東南亞威脅特別嚴重,在這裏80%的珊瑚礁處于危險狀態。

海事保護區

一個越來越廣泛被採納的措施是設立海事保護區。在東南亞和全球其他地區均有引入海事保護區來改善漁業管理和保護生態環境的嘗試。這些保護區相當于陸地上的自然公園或者野生保護區。在這裏不允許捕魚。設立海事保護區即有生態目的,也有社會目的。它旨在使得珊瑚礁得到恢復、維持其美觀、增加和保護其生物多樣性,以及改善當地人的經濟狀況。不落實、相互矛盾的見解和財政來源是設立保護區最大的困難。

目前印度尼西亞有九個海事保護區,總面積41,129平方公裏。一個在一個最近建立的保護區進行的研究發現要成功地管理這樣的一個保護區需要國家、省份和當地居民的共同合作。

保護組織

許多組織的目的是幫助保護珊瑚礁。比如珊瑚礁聯盟是一個由其成員支持的、非營利組織。這個組織通過綜合性的生態系統管理、可持續旅遊業以及社區合作等手段來保護珊瑚礁的健康。它與當地人合作來分析和解決保護問題、通過教育和訓練來改變當地人的看法、提供資源來加強保護的努力、產生可持續旅遊業的刺激等等。它目前的活動範圍包括佛羅裏達、貝裏斯、宏都拉斯、墨西哥、斐濟、巴布亞紐幾內亞和夏威夷。

紀錄片名

基本信息

原名:Coral Reef Adventure

導演: Greg MacGillivray

上映日期: 2003-02-14

珊瑚礁的探險之險

是由海洋探險家與水下攝影師Howard Hall和Michele Hall,通過在南太平洋海域10個月的艱辛拍攝製作完成的。記錄片所展現的是世界上面積最大、最壯觀,同時也是最危險的珊瑚礁群。他們的探險旅程從澳大利亞的大柵欄礁(Great Barrier Reef)開始,一直到斐濟的帝王島,以及神秘的Rangiroa環礁。兩名攝影師與知名的海洋探險家Jean-Michel Cousteau以及研究深海礁科學家Richard Pyle,一齊將這一自然界的壯觀景象,清晰有邏輯的介紹與呈現給觀眾。   

基本信息

原名:Coral Reef Adventure

導演: Greg MacGillivray

上映日期: 2003-02-14

物種探險

是由海洋探險家與水下攝影師Howard Hall和Michele Hall,通過在南太平洋海域10個月的艱辛拍攝製作完成的。記錄片所展現的是世界上面積最大、最壯觀,同時也是最危險的珊瑚礁群。他們的探險旅程從澳大利亞大柵欄礁(Great Barrier Reef)開始,一直到斐濟的帝王島,以及神秘的Rangiroa環礁。兩名攝影師與知名的海洋探險家Jean-Michel Cousteau以及研究深海礁科學家Richard Pyle,一齊將這一自然界的壯觀景象,清晰有邏輯的介紹與呈現給觀眾。

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