Journal of Tropical Oceanography >
Effects of ocean acidification and warming on the growth and calcification of two reef-building corals*
Copy editor: LIN Qiang
Received date: 2022-07-29
Revised date: 2022-08-30
Online published: 2022-09-07
Supported by
Guangdong Basic and Applied Basic Research Foundation(2022A1515010656)
National Natural Science Foundation of China(31370500)
Key Research and Development Project of Hainan Province(ZDYF2020200)
To explore the effects of ocean warming and acidification on coral growth and calcification rate, two widespread coral species, Pocillopora damicornis and Galaxea fascicularis, in the Luhuitou area of the Sanya Bay, were selected for a 28-days controlled incubation experiment. With the interactive treatments of temperatures and pCO2, our results indicated that corals were significantly affected by seawater acidification. Moreover, acidification affected strongly the growth rate of G. fascicularis and the calcification rate of P. damicornis. The chlorophyll fluorescence index (Fv/Fm) of the symbiotic zooxanthellae in P. damicornis was significantly higher than G. fascicularis. Interestingly, the quantitative study showed that there was an antagonistic effect between temperature and pH at some levels, which could effectively alleviate coral bleaching. Thus, we concluded that the growth and calcification rate exhibited interspecific specificity in response to seawater warming and acidification.
Key words: Pocillopora damicornis; Galaxea fascicularis; acidification; warming; growth; calcification
ZHOU Weihua , LI Yingxin , GUO Yajuan , HUO Jiaxin , SONG Yan , ZHU Qing , YUAN Xiangcheng , LIU Sheng , HUANG Hui . Effects of ocean acidification and warming on the growth and calcification of two reef-building corals*[J]. Journal of Tropical Oceanography, 2024 , 43(3) : 49 -57 . DOI: 10.11978/2022171
表1 培养实验环境参数列表Tab.1 Environmental parameter values in the incubation experiments |
pH | 温度/℃ | 盐度/‰ | TA/ (μmol·L-1) | DIC/(μmol·L-1) | pCO2 /μatm | ΩA |
---|---|---|---|---|---|---|
8.1±0.14 | 27±1 | 34±0.02 | 2239±13 | 1888 | 321 | 3.87 |
29±1 | 34±0.02 | 2239±13 | 1869 | 318 | 4.12 | |
31±1 | 34±0.02 | 2239±13 | 1859 | 317 | 4.25 | |
7.7±0.16 | 27±1 | 34±0.02 | 2225±14 | 2091 | 960 | 1.83 |
29±1 | 34±0.02 | 2225±14 | 2079 | 962 | 1.97 | |
31±1 | 34±0.02 | 2225±14 | 2073 | 963 | 2.04 | |
7.4±0.18 | 27±1 | 34±0.02 | 2224±11 | 2197 | 2043 | 0.98 |
29±1 | 34±0.02 | 2224±11 | 2189 | 2056 | 1.06 | |
31±1 | 34±0.02 | 2224±11 | 2185 | 2062 | 1.10 |
注: TA为总碱度(total alkalinity); DIC为溶解无机碳(dissolved inorganic carbon); ΩA表示CaCO3饱和度, 当ΩA>1 时, 海水中碳酸钙是过饱和的, 有利于钙化沉积作用发生; ΩA=1时, CaCO3的沉淀与溶解达到平衡状态; ΩA<1 则表明海水中碳酸钙为未饱和状态而有溶解的趋势 |
表2 升温处理对酸化与生长速率相互作用的缓解或促进情况Tab. 2 Alleviation or promotion of the interaction of ocean acidification and growth rate by ocean warming treatments |
珊瑚物种 | 处理组 | 生长速率 /(mg·cm-2·h-1) | ||
---|---|---|---|---|
pH 8.1→7.7(轻度) | pH 7.7→7.4(中度) | pH 8.1→7.4(深度) | ||
鹿角杯形珊瑚 | 27℃(处理1) | -0.0051 | 0.0085 | 0.0034 |
29℃(处理2) | -0.0013(+) | 0.0040(-) | 0.0028(-) | |
31℃(处理3) | 0.0000(++) | 0.0015(- -) | 0.0016(- -) | |
丛生盔形珊瑚 | 27℃(处理1) | -0.0061 | -0.0068 | -0.0129 |
29℃(处理2) | 0.0036(+) | 0.0002(+) | 0.0038(+) | |
31℃(处理3) | 0.0061(++) | -0.0079(- -) | -0.0009(+) |
注: +表示与处理1比较, 处理2缓解/促进酸化对生长速率的负面/正面影响; ++表示与处理1和处理2相比, 处理3均缓解/促进酸化对生长速率的负面/正面影响; -表示与处理1比较, 处理2加剧/减少酸化对生长速率的负面/正面影响; - -表示与处理1和处理2相比, 处理3均加剧/减少酸化对生长速率的负面/正面影响 |
表3 酸化处理对升温与生长速率相互作用的缓解或促进情况Tab. 3 Alleviation or promotion of the interaction of ocean warming and growth rate by ocean acidification treatments |
珊瑚物种 | 处理组 | 生长速率 /(mg·cm-2·h-1) | ||
---|---|---|---|---|
27℃→29℃(轻度) | 29℃→31℃(中度) | 27℃→31℃(深度) | ||
鹿角杯形珊瑚 | 8.1(处理1) | 0.0069 | 0.0020 | 0.0088 |
7.7(处理2) | 0.0107(+) | 0.0033(+) | 0.0140(+) | |
7.4(处理3) | 0.0062(- -) | 0.0007(- -) | 0.0070(- -) | |
丛生盔形珊瑚 | 8.1(处理1) | -0.0117 | -0.0116 | -0.0233 |
7.7(处理2) | -0.0020(+) | -0.0091(+) | -0.0111(+) | |
7.4(处理3) | 0.0050(++) | -0.0163(- -) | -0.0112(+) |
注: +表示与处理1比较, 处理2缓解/促进升温对生长速率的负面/正面影响; ++表示与处理1和处理2相比, 处理3均缓解/促进升温对生长速率的负面/正面影响; -表示与处理1比较, 处理2加剧/减少升温对生长速率的负面/正面影响; - -表示与处理1和处理2相比, 处理3均加剧/减少升温对生长速率的负面/正面影响 |
表4 升温处理对酸化与钙化速率相互作用的缓解或促进情况Tab. 4 Alleviation or promotion of the interaction of ocean acidification and calcification rate by ocean warming treatments |
珊瑚物种 | 处理组 | 钙化速率 /(μmol·cm-2·h-1) | ||
---|---|---|---|---|
pH 8.1→7.7(轻度) | pH 7.7→7.4(中度) | pH 8.1→7.4(深度) | ||
鹿角杯形珊瑚 | 27℃(处理1) | -0.0366 | 0.0322 | -0.0043 |
29℃(处理2) | -0.0049(+) | 0.0737(+) | 0.0688(+) | |
31℃(处理3) | 0.0310(++) | 0.0409(+) | 0.0719(++) | |
丛生盔形珊瑚 | 27℃(处理1) | 0.0186 | 0.0518 | 0.0704 |
29℃(处理2) | 0.0026 (-) | -0.0051(-) | -0.0025(-) | |
31℃(处理3) | -0.0785(--) | 0.0340(-) | -0.0445(--) |
注: +表示与处理1比较, 处理2缓解/促进酸化对钙化速率的负面/正面影响; ++表示与处理1和处理2相比, 处理3均缓解/促进酸化对钙化速率的负面/正面影响; -表示与处理1比较, 处理2加剧/减少酸化对钙化速率的负面/正面影响; - -表示与处理1和处理2相比, 处理3均加剧/减少酸化对钙化速率的负面/正面影响 |
表5 酸化处理对升温与钙化速率相互作用的缓解或促进情况Tab. 5 Alleviation or promotion of the interaction of ocean warming and calcification rate by ocean acidification treatments |
珊瑚物种 | 处理组 | 钙化速率 /(μmol·cm-2·h-1) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
27℃→29℃(轻度) | 29℃→31℃(中度) | 27℃→31℃(深度) | ||||
鹿角杯形珊瑚 | 8.1(处理1) | -0.0432 | -0.0742 | -0.1173 | ||
7.7(处理2) | -0.0272(+) | 0.0069(+) | -0.0202(+) | |||
7.4(处理3) | 0.0298(++) | -0.0322(++) | -0.0024(++) | |||
丛生盔形珊瑚 | 8.1(处理1) | -0.0386 | -0.0097 | -0.0483 | ||
7.7(处理2) | -0.0070(+) | 0.0262(+) | 0.0192(+) | |||
7.4(处理3) | 0.0345(++) | -0.0066(+) | 0.0279(++) |
注: +表示与处理1比较, 处理2缓解/促进升温对钙化速率的负面/正面影响; ++表示与处理1和处理2相比, 处理3均缓解/促进升温对钙化速率的负面/正面影响; -表示与处理1比较, 处理2加剧/减少升温对钙化速率的负面/正面影响; - -表示与处理1和处理2相比, 处理3均加剧/减少升温对钙化速率的负面/正面影响 |
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