新研究揭示南海典型珊瑚礁生态系统恢复机制

　　在国家重点研发计划等项目资助下，中国科学院南海海洋研究所研究员张黎团队在南海典型珊瑚礁生态系统恢复机制研究方面取得新进展。近日，相关研究成果发表于《生态环境与健康》。

　　珊瑚礁生态系统是地球上生产力最高、生态价值最为突出的生态系统之一，在维持生物多样性、支撑渔业资源以及保护海岸线等方面发挥着不可替代的作用。然而，目前超过90%的珊瑚礁正面临全球气候变化与人为干扰的双重威胁，仅2009年至2018年间全球就有14%的珊瑚礁消失。在此背景下，如何维持并提升珊瑚礁的恢复力，已成为其保护工作的核心议题。现有相关研究多聚焦于珊瑚的物种组成与多样性，认为群落稳定性和高物种多样性是恢复力的潜在指标；这些研究往往将能量流动与系统过程置于次要位置，缺乏对系统内部物质与能量动态的深入量化，难以揭示其恢复力形成的根本机制。

南海典型珊瑚礁结构-功能关系的时间动态及其网络驱动因子。研究团队供图

　　研究团队以南海典型珊瑚礁生态系统为对象。该区域在遭受极端气候事件严重干扰后，于2016至2020年间显现自然恢复趋势，为研究珊瑚礁恢复过程中生态结构与功能的协同机制提供了理想场景。该研究基于调查数据构建生态网络模型，从生态系统水平和类群水平定量解析能量流动格局及其时空变化，探讨能量分配、生态冗余性与系统恢复力之间的内在关联。

　　研究结果表明，该生态系统对扰动表现出显著的恢复力。一方面，其核心结构指标——包括连通指数、系统杂食性指数、Finn平均路径长度及系统平均营养级——在时间上保持稳定，基础食物网结构得以维持；另一方面，功能指标——包括系统总流量、系统净生产量、总生物量、净初级生产力、上升性/发展能力比值（Ascendency/Capacity），以及营养级传递效率——持续增长，反映出扰动结束后系统能量利用效率、资源处理能力和整体生产力的不断提升。

　　研究进一步揭示了支撑这种恢复力的关键热力学机制：珊瑚覆盖率的上升促使系统呈现“全局有序与局部灵活并存”的状态。大部分生物类群有序性的增强，反映了能量分配的优化和结构稳定性的提升（在优势种中表现尤为明显）；而特定生物类群（如机会主义物种）的局部熵变，则体现了其对环境波动的适应灵活性。这种动态交互作用有效保障了系统的功能冗余，避免了生态系统结构和功能的崩溃。

　　此外，该研究构建了一个珊瑚礁生态系统综合贡献评估框架，通过生态冗余/上升性指数与能量通量之间的定量联系，从而识别出对珊瑚礁生态系统恢复力至关重要的关键物种。评估框架涵盖热力学驱动力、物种功能权重定量化以及未成熟系统恢复轨迹分析，为理解珊瑚礁恢复力提供了坚实的理论基础。该框架不仅深化了对南海珊瑚礁生态系统的认知，也为评估全球珊瑚礁（尤其是处于脆弱恢复阶段的珊瑚礁）的恢复力、制定科学修复策略提供了有价值的工具。

　　相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02365-3