新研究揭示南海典型珊瑚礁生態系統恢復機制

　　在國家重點研發計劃等項目資助下，中國科學院南海海洋研究所研究員張黎團隊在南海典型珊瑚礁生態系統恢復機制研究方面取得新進展。近日，相關研究成果發表于《生態環境與健康》。

　　珊瑚礁生態系統是地球上生產力最高、生態價值最為突出的生態系統之一，在維持生物多樣性、支撐漁業資源以及保護海岸線等方面發揮著不可替代的作用。然而，目前超過90%的珊瑚礁正面臨全球氣候變化與人為干擾的雙重威脅，僅2009年至2018年間全球就有14%的珊瑚礁消失。在此背景下，如何維持并提升珊瑚礁的恢復力，已成為其保護工作的核心議題。現有相關研究多聚焦于珊瑚的物種組成與多樣性，認為群落穩定性和高物種多樣性是恢復力的潛在指標；這些研究往往將能量流動與系統過程置于次要位置，缺乏對系統內部物質與能量動態的深入量化，難以揭示其恢復力形成的根本機制。

南海典型珊瑚礁結構-功能關系的時間動態及其網絡驅動因子。研究團隊供圖

　　研究團隊以南海典型珊瑚礁生態系統為對象。該區域在遭受極端氣候事件嚴重干擾后，于2016至2020年間顯現自然恢復趨勢，為研究珊瑚礁恢復過程中生態結構與功能的協同機制提供了理想場景。該研究基于調查數據構建生態網絡模型，從生態系統水平和類群水平定量解析能量流動格局及其時空變化，探討能量分配、生態冗余性與系統恢復力之間的內在關聯。

　　研究結果表明，該生態系統對擾動表現出顯著的恢復力。一方面，其核心結構指標——包括連通指數、系統雜食性指數、Finn平均路徑長度及系統平均營養級——在時間上保持穩定，基礎食物網結構得以維持；另一方面，功能指標——包括系統總流量、系統凈生產量、總生物量、凈初級生產力、上升性/發展能力比值（Ascendency/Capacity），以及營養級傳遞效率——持續增長，反映出擾動結束后系統能量利用效率、資源處理能力和整體生產力的不斷提升。

　　研究進一步揭示了支撐這種恢復力的關鍵熱力學機制：珊瑚覆蓋率的上升促使系統呈現“全局有序與局部靈活并存”的狀態。大部分生物類群有序性的增強，反映了能量分配的優化和結構穩定性的提升（在優勢種中表現尤為明顯）；而特定生物類群（如機會主義物種）的局部熵變，則體現了其對環境波動的適應靈活性。這種動態交互作用有效保障了系統的功能冗余，避免了生態系統結構和功能的崩潰。

　　此外，該研究構建了一個珊瑚礁生態系統綜合貢獻評估框架，通過生態冗余/上升性指數與能量通量之間的定量聯系，從而識別出對珊瑚礁生態系統恢復力至關重要的關鍵物種。評估框架涵蓋熱力學驅動力、物種功能權重定量化以及未成熟系統恢復軌跡分析，為理解珊瑚礁恢復力提供了堅實的理論基礎。該框架不僅深化了對南海珊瑚礁生態系統的認知，也為評估全球珊瑚礁（尤其是處于脆弱恢復階段的珊瑚礁）的恢復力、制定科學修復策略提供了有價值的工具。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02365-3