珊瑚
珊瑚 时间范围: | |
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澳大利亚大堡礁的珊瑚露头 | |
科学分类 | |
领域: | 真核生物 |
王国: | Animalia |
门: | Cnidaria |
亚球: | Anthozoa 埃伦伯格,1834年 |
细分 | |
珊瑚是门那迪亚氏菌Anthozoa级内的殖民海洋无脊椎动物。它们通常形成许多相同单个息肉的紧凑菌群。珊瑚种类包括居住在热带海洋的重要礁石建造者,并分泌碳酸钙形成硬骨架。
珊瑚“群”是一个非常相同的息肉的菌落。每种息肉都是类似囊的动物,通常只有几毫米的直径和几厘米的高度。一组触手围绕着中央开口。每个息肉都在底座附近排泄一个外骨骼。因此,在许多世代中,菌落创造了该物种的骨骼特征,该特征可以测量多达几米的大小。各个菌落通过息肉的无性繁殖而生长。珊瑚还通过产卵来繁殖:同一物种的息肉在一夜之间同时释放配子,通常是在满月周围。施肥的卵形成了旋律,这是一种珊瑚息肉的移动早期形式,当成熟时,卵子会形成一个新的菌落。
尽管有些珊瑚能够使用触手上的刺刺细胞捕获浮游生物和小鱼,但大多数珊瑚从属于组织内的sembiodinium属的光合单细胞恐惧岩中获得了大部分能量和营养。这些通常被称为Zooxanthellae ,并给出珊瑚色。这样的珊瑚需要阳光,并在透明的浅水中生长,通常在小于60米的深度(200英尺; 33英尺),但发现瘦属的珊瑚深处高达172米(564英尺; 94 fathoms)。珊瑚是在热带和亚热带水域(例如澳大利亚海岸的大屏障礁)中发展的珊瑚礁的物理结构的主要贡献者。这些珊瑚越来越有发生漂白事件的风险,在这种情况下,息肉会响应高水温或毒素等压力而驱逐Zooxanthelae。
其他珊瑚不依赖于Zooxanthellae,并且可以在全球范围内生活在更深的水中,例如冷水属Lophelia ,可以在3300米(10,800英尺; 1,800 Fathoms)中生存。已经发现了一些北部到达北部的达尔文丘,苏格兰角西北部以及华盛顿州和阿留申群岛沿岸的其他人。
分类
珊瑚的分类已在数千年中讨论,因为与动植物都有相似之处。亚里士多德的学生Theophrastus在他的《石头》一书中描述了红色的珊瑚,科拉利翁,这意味着它是一种矿物质,但他将其描述为对植物的询问中的深海植物,他还提到了大型的石器植物,这些植物揭示了明亮的植物在英雄湾水中的水下鲜花。普林尼长老大胆地说,包括海荨麻和海绵在内的几种海洋生物“既不是动物,也不是植物,而是第三自然( tertia natura )”。 Petrus Gyllius复制了Pliny,在他的1535年关于马赛地区鱼类的法语和拉丁语名称中介绍了该第三组一词;普遍认为亚里士多德创建了这个词。 Gyllius进一步指出,在亚里士多德之后,定义什么是植物和什么是动物是多么困难。巴比伦塔木德(Talmud)指的是树木列表中的珊瑚,而11世纪的法国评论员拉希( Rashi)将其描述为“一种树(ממןן),它以(法语)名称为“ coral”生长。
波斯多头性多头al-biruni (d.1048)将海绵和珊瑚分类为动物,认为它们对触摸做出了反应。然而,人们认为珊瑚是植物,直到18世纪威廉·赫歇尔(William Herschel)使用显微镜确定珊瑚具有动物的特征性细胞膜。
目前,珊瑚被归类为六边形亚属中的动物种类和八级八叶氏菌的八角形物种。六边形包括石质珊瑚,这些群的息肉通常具有6倍对称性。 Octocorallia包括蓝色珊瑚和软珊瑚和八度圆锥形的物种,具有八倍的对称性,每个息肉都有八个触手和八个肠系膜。一组珊瑚是种类繁殖的,因为海葵也位于子类六边形中。
系统学
珊瑚物种的描述具有挑战性,因为基于形态特征的假设与通过基于分子树的过程形成的假设相矛盾。截至2020年,有2175种单独的珊瑚物种,其中237种目前受到威胁,使区分珊瑚是遏制灭绝的最重要性。为了应对气候危机带来的危险,适应和描述继续发生在珊瑚物种中。珊瑚是由无性产生和遗传相同模块形成的殖民模块化生物,称为息肉。息肉通过活组织连接以产生完整的生物体。活组织允许模块间通信(每种息肉之间的相互作用),这是在珊瑚产生的菌落形态中出现的,并且是珊瑚种类的主要识别特征之一。
珊瑚有2种主要分类:1。硬珊瑚(硬化珊瑚和石质珊瑚)由碳酸钙底座形成珊瑚礁,息肉具有6个僵硬的触手和2。软珊瑚(Alcyonacea and Ahermatypic珊瑚)由带有8种羽毛状触手的息肉殖民地。这两种分类源于其通过发育信号通路(例如HOX , HEDGEHOG , WNT , BMP等)出现的基因表达的分化,这些分支表达式的分化。
科学家通常选择Acropora作为研究模型,因为它们是硬珊瑚的最多样化的属,具有120多种。该属中的大多数物种具有二态性的息肉:轴向息肉迅速生长,颜色较浅,而径向息肉则小,色素较深。在Acropora属中,配子合成和光合作用发生在基底息肉上,生长主要发生在径向息肉处。径向息肉部位的生长包括两个过程:通过有丝分裂细胞增殖的无性繁殖,以及通过分支尖端和碱基之间的差异表达(DE)信号基因作用的额外细胞基质(EMC)蛋白通过额外的细胞基质(EMC)蛋白对碳酸钙的骨骼沉积。这些过程导致菌落分化,这是珊瑚物种之间最准确的区分。在Acropora属中,通过上调和下调DES的菌落分化。
由于缺乏分类学知识,对软珊瑚物种的系统研究面临着挑战。由于线粒体DNA突变的速率较低,研究人员没有发现该属内的足够可变性来自信地描绘相似的物种。
环境因素,例如我们海洋中温度的升高和酸水平的升高,涉及珊瑚的某些形成,其物种损失的形式。各种珊瑚物种具有热休克蛋白(HSP),它们也属于跨物种的DE类。这些HSP有助于珊瑚对抗他们面临的升高,从而导致蛋白质变性,生长损失和最终的珊瑚死亡。大约33%的珊瑚物种是国际自然濒临灭绝物种清单的国际联盟,并有损失物种损失的风险。海洋酸化(海洋中的pH值下降)威胁着持续的物种生长和珊瑚的分化。当pH值下降时,导致珊瑚漂白的珊瑚礁病原体(负责珊瑚漂白的礁病原体)的突变速率大大超过了珊瑚菌落的典型繁殖率。因此,珊瑚无法突变其HSP和其他气候变化预防基因,以抵抗温度升高,并以竞争速度降低pH值,以使这些病原体造成珊瑚漂白剂,从而导致物种损失。
解剖学
对于他们的大部分寿命而言,珊瑚是遗传上相同息肉的菌落的无柄动物。每种息肉的直径从毫米到厘米不等,菌落可以由数百万个单个息肉形成。石质珊瑚,也称为硬珊瑚,息肉产生由碳酸钙组成的骨骼,以增强和保护生物体。这是由息肉和连接它们的生物组织沉积的。息肉坐落在称为Corallites的骨骼中的杯状凹陷处。石质珊瑚的菌落的外观明显变化。一个物种可以采用包裹,板状,浓密,柱状或巨大的固体结构,各种形式通常与不同类型的栖息地相关,光水平的变化和水运动很大。
息肉的身体可以在结构与囊的结构中进行大致比较,囊的壁由两层细胞组成。外层在技术上被称为外胚层,内层是内胚层。外胚层和内胚层之间是被称为中毛菌的胶状物质的支撑层,该物质被体壁的细胞层分泌。中毛可以包含从外胚层迁移的细胞得出的骨骼元素。
以这种方式建立的类似囊状的身体被连接到坚硬的表面,在硬珊瑚中是玻璃形凹陷,在被称为Corallites的骨骼中。在囊的上端的中心是唯一一个称为嘴巴的开口,周围是一个类似于手套手指的触角圆圈。触角是器官,既有触觉意义,也可以捕获食物。息肉延伸了触角,尤其是在晚上,通常含有卷曲的刺细细胞( Cnidocytes ),这些细胞(Cnidocytes)刺穿,毒和牢固地将活着的猎物瘫痪或杀死它们。息肉猎物包括浮游生物,例如copepods和鱼幼虫。由外胚层细胞形成的纵向肌肉纤维使触角能够收缩将食物传递到口腔。同样,由内胚层形成的圆形处置的肌肉纤维允许触手在收缩后长出或推出。在石质和软珊瑚中,息肉都可以通过收缩肌肉纤维来缩回,石质珊瑚依靠其硬骨架和cnidocytes进行防御。软珊瑚通常会分泌萜类毒素以抵御捕食者。
在大多数珊瑚中,触角白天会缩回,并在夜间散布以捕获浮游生物和其他小有机体。石质和软珊瑚的浅水物种可以是Zooxanthellate ,珊瑚通过这些共生体产生的光合作用产物来补充浮游生物饮食。息肉通过复杂且发达的胃血管管系统相互连接,从而可以大量的营养和共生体共享。
息肉的外部形式差异很大。该色谱柱可能长而细长,或者沿轴向沿轴向变短,以至于身体变成磁盘状。触角可能数百或可能很少,在极少数情况下只有一两个。它们可能是简单且无分支的,也可能是羽毛状的。嘴可能与蠕动的表面水平,或者可能是投射和小号形的水平。
软珊瑚
软珊瑚没有固体外骨骼。然而,它们的组织通常会被称为碳酸钙制成的巩膜的小支撑元素增强。软珊瑚的息肉具有八倍的对称性,这在八八圆形的八八块中反映在八叶。
软珊瑚的形式差异很大,大多数是殖民地。几个软珊瑚是st脚的,但是大多数息肉是由称为coenosarc的组织片连接的,在某些物种中,这些片片厚,息肉深深地嵌入其中。一些软珊瑚包裹其他海对像或形成裂片。其他则是树状或类似鞭子的样子,并在支撑分支的基质中嵌入了中央轴向骨架。这些分支由称为戈贡蛋白或钙化材料的纤维蛋白组成。
石质珊瑚
石质珊瑚的息肉具有六倍的对称性。在石质珊瑚中,触角是圆柱形的,逐渐变细,但是在软珊瑚中,它们的侧链被称为Pinnules。在某些热带物种中,这些物种被简化为单纯的存根,在某些人中,它们被融合为桨状外观。
珊瑚骨架是碳酸钙的生物复合材料(矿物 +有机物),形式是方解石或后岩的形式。在巩膜珊瑚中,“钙化中心”和纤维显然是不同的结构,这些结构在晶体单位的形态和化学组成方面都不同。从不同物种中提取的有机基质是酸性的,包括蛋白质,硫酸糖和脂质。它们是特定于物种的。骨骼的可溶性有机基质可以区分Zooxanthellae和非Zooxanthelae样品。
生态
进食
息肉以各种小生物为食,从微观浮游动物到小鱼。息肉的触角使用称为线虫囊的刺细胞固定或杀死猎物。这些细胞携带毒液,以响应与另一生物接触而迅速释放。响应附近的猎物( Cnidocil )的附近猎物,休眠的线虫囊肿出现。襟翼( OperCulum )打开,其刺痛装置将倒钩射入猎物。毒液通过空心细丝注入以固定猎物。然后,触角将猎物搬进胃中。一旦消化了猎物,胃重新开放就可以消除废物产物和下一个狩猎周期的开始。
细胞内共生体
许多珊瑚以及其他cnidarian群体(例如海鲜帝国)与一类鞭毛藻藻类,共生属的Zooxanthellae形成共生关系,可以形成多达30%的息肉组织。通常,每种息肉都有一种藻类,而珊瑚物种则偏爱共生菌。年轻的珊瑚不是天生的,而是从周围环境中获取藻类,包括水柱和当地沉积物。 Zooxanthellae的主要好处是它们具有光合作用的能力,可以为珊瑚提供光合作用的产物,包括葡萄糖,甘油,以及氨基酸,珊瑚可以用于能量。 Zooxanthellae还通过帮助钙化,珊瑚骨架和清除废物来使珊瑚受益。除软组织外,在珊瑚的粘液中还发现了微生物组,(在石质珊瑚中)骨骼,后者显示出最大的微生物丰富度。
Zooxanthelea受益于一个安全的地方,可以生存和消费息肉的二氧化碳,磷酸盐和氮废物。压力的珊瑚将驱逐它们的动物斑洋将,由于海洋温度上升,由于将珊瑚置于珊瑚上而变得越来越普遍。质量弹出被称为珊瑚漂白,因为藻类有助于珊瑚色。但是,有些颜色是由于宿主的珊瑚颜料,例如绿色荧光蛋白(GFP)。射血量增加了息肉的短期压力的机会,如果压力减轻,它们可以在以后的时间恢复藻类,可能是不同的物种。如果压力状况持续存在,息肉最终死亡。 Zooxanthellae位于珊瑚细胞质内,由于藻类的光合作用活性,可以提高珊瑚的内部pH。这种行为表明Zooxanthellae在某种程度上负责其宿主珊瑚的代谢。石质珊瑚组织损失疾病与宿主 - Zooxanthellae生理学的细分有关。此外,已知弧菌细菌具有毒力性状,用于宿主珊瑚组织损伤和藻类共生体的光抑制。因此,珊瑚及其共生微生物都可以演变成具有抵抗疾病和传播的特征。
再生产
珊瑚既可以是卫生型(单性),也可以是雌雄同体,每种都可以在性和无性恋中繁殖。繁殖还允许珊瑚在新地区定居。化学通信可以协调繁殖。
性
珊瑚主要繁殖性。大约25%的雌雄同体珊瑚(珊瑚礁建造石质珊瑚)形成单性殖民地(糖果)菌落,而其余则是雌雄同体。估计超过67%的珊瑚是同时雌雄同体。
广播公司
外部视频 | |
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2019年9月5日,汤姆·史莱辛格(Tom Shlesinger),汤姆·史莱辛格(Tom Shlesinger),“珊瑚产卵同步的崩溃”。 |
在所有雌雄同体的珊瑚中,约有75%的珊瑚是通过释放配子(鸡蛋和精子)在他们见面并施肥以传播后代的水的“广播产卵”。珊瑚经常同步产卵的时间。这种生殖同步至关重要,因此男配子可以满足。产卵经常在晚上或晚上进行,并且每年一次都可能发生一次,并且在10-30分钟的窗口内。同步产卵在珊瑚礁上是非常典型的,并且即使存在多种物种,所有珊瑚也经常在同一晚上产卵。同步产卵可能形成杂种,并可能参与珊瑚形成。
影响配子释放到水中的环境提示因物种而异。提示涉及温度变化,月球循环,日长度以及可能的化学信号传导。影响海洋栖息地中生物有节奏的其他因素包括盐度,机械力以及压力或磁场变化。
满月后的几天晚上,大规模珊瑚产卵通常发生。满月等于四到六个小时的连续昏暗的光暴露,这可能会导致蛋白质中的光依赖性反应。珊瑚含有光敏的加密色素,蛋白质的蛋白质具有光吸收黄素结构对不同类型的光敏感。这使诸如Dipsastraea Speciosa之类的珊瑚可以检测并响应阳光和月光的变化。
月光本身实际上可能会抑制珊瑚产卵。引起产卵的最直接提示似乎是日落和月亮之间的夜晚的黑暗部分。在月球周期中,月出逐渐变化,稍后发生,在满月当天的日落之后发生。日光和夜灯之间的黑暗时期消除了月光的抑制作用,并使珊瑚产生。
产卵事件在视觉上可能是戏剧性的,用配子蒙蔽了通常透明的水。释放后,配子在水面上施肥,形成一个称为planula的微观幼虫,通常为粉红色和椭圆形。一个典型的珊瑚殖民地需要每年释放数千个幼虫,以克服与新殖民地形成的机率。
研究表明,光污染使某些珊瑚物种产卵的产卵降低。在红海等地区,与30年前相比,在50种中,有多达50种的物种可能显示出产卵异步。该地区的新珊瑚的建立减少,在某些情况下停止了。以前,该地区被认为是珊瑚的避难所,因为在那里尚未观察到由于气候变化而引起的大规模漂白事件。正在开发用于珊瑚礁管理的珊瑚恢复技术,以提高受精率,幼体发展和新珊瑚的结算。
育雏者
在高电流或波动作用的地区,繁殖物种通常是Ahermatypic(不是礁石建造)。育雏者只释放出负浮力的精子,沉入了等待的鸡蛋携带者上,这些鸡蛋载有未施用鸡蛋数周的鸡蛋。同步产卵事件有时即使是这些物种也会发生。受精后,珊瑚释放准备定居的策略。
平面
从产卵到幼虫定居点的时间通常为两到三天,但可以立即发生或最多两个月。广播产卵的平面幼虫在水面发展,然后下降,在它们可以附着并开始新菌落的底栖动物上寻求坚硬的表面。幼虫通常需要生物提示来诱导沉降,例如特定的coralline藻类物种或微生物生物膜。高失败率遭受了这一过程的许多阶段,即使每个殖民地都释放了数千个卵,但很少有新的殖民地形成。在沉降期间,幼虫受到沉积物等物理障碍以及化学(推导性)屏障的抑制。幼虫变成一个单一的息肉,最终通过无性萌芽和生长发展成少年,然后成年。
无性
在珊瑚头上,遗传上相同的息肉是通过萌芽(gemmation)或通过纵向或横向分裂而无性地繁殖的。
萌芽涉及从成年人中拆分较小的息肉。随着新息肉的发展,它形成了身体部位。新息肉和成年息肉之间的距离,随随之而来的是Coenosarc(菌落的共同体)。从其口腔盘上发芽可以是肠内的,从触角环内产生相同大小的息肉,也可以从其底部产生较小的息肉。
分裂形成两个息肉,每个息肉都变得和原始的息肉一样大。纵向划分开始于息肉扩大然后将其腔素(身体)划分,有效地沿其长度分裂。嘴巴分裂和新的触手形成。因此,创建的两个息肉会产生其缺失的身体部位和外骨骼。当息肉和外骨骼将横向分为两部分时,就会发生横向分裂。这意味着一个具有基底盘(底部),另一个具有口腔盘(顶部);新的息肉必须单独生成缺失的碎片。
无性繁殖提供了高生殖率,延迟衰老和替换死亡模块以及地理分布的好处。
殖民地分区
整个菌落可以无性繁殖,形成两个具有相同基因型的菌落。可能的机制包括裂变,救助和碎片化。裂变发生在一些珊瑚中,尤其是在菌科家庭中,在早期发育阶段,菌落分为两个或更多的菌落。当一个息肉放弃殖民地并定居在其他基材上以创建一个新殖民地时,就会发生救助。分裂涉及在暴风雨或其他干扰期间从殖民地中损坏的人。分开的人可以开始新的殖民地。
珊瑚微生物组
珊瑚是动物宿主的最常见例子之一,其与微藻的共生可能会变成营养不良,并明显被发现为漂白。在各种研究中已经检查了珊瑚微生物组,这些研究证明了海洋环境变化(最著名的温度,光和无机养分)如何影响微藻共生体的丰度和性能,以及宿主的钙化和生理学。
研究还表明,常驻细菌,古细菌和真菌还有助于珊瑚内的营养和有机物循环,病毒也可能在结构这些成员的组成中发挥作用,从而为多种多样提供了最早的瞥见之一领域海洋动物共生。伽马杆菌植物内与核酸元正在成为珊瑚微生物组的核心成员,其生活方式具有灵活性。鉴于最近发生在礁石上的质量漂白,珊瑚可能会继续是共生和营养不良研究的有用且流行的系统。
北极珊瑚天体Poculata是温带石质珊瑚,在美国东部海岸广泛记录。珊瑚可以与有或没有Zooxanthellae (藻类共生体)生活在一起,使其成为研究与共生状态相关的微生物群落相互作用的理想模型生物体。然而,由于缺乏全长16S rRNA序列,阻碍了更具体地靶向关键微生物组的底漆和探针的能力,因为Illumina平台产生的序列的长度不足(大约250个碱基对),用于设计。引物和探针。在2019年,Goldsmith等人证明了Sanger测序能够通过更深层的下一代测序来重现与生物学相关的多样性,同时还产生了对探针和引物设计有用的更长序列(请参见右图)。
Holobionts
珊瑚礁建造的珊瑚是经过充分研究的霍洛比昂,其中包括珊瑚本身以及其共生蛋白酶Zooxanthelelae (光合鞭毛藻)及其相关的细菌和病毒。珊瑚微生物群落和珊瑚系统发育存在共同进化模式。
众所周知,珊瑚的微生物组和共生体会影响宿主的健康,但是,每个成员对其他成员的历史影响都不是很好的。巩膜珊瑚的多样化比许多其他共生系统的多样化,它们的微生物组是部分物种特异性的。有人提出,珊瑚中通常高度丰富的细菌的内生合膜与宿主表现出代剂化。这暗示着随着这些成员的演变的发生,珊瑚霍洛比恩的成员之间已经发展的一组复杂的关系。
2018年发表的一项研究揭示了珊瑚及其组织和骨骼微生物组之间的整体生物关系的证据。代表三个珊瑚微生物中最多样化的珊瑚骨骼表现出最有力的海囊性疾病证据。发现珊瑚微生物组的组成和丰富度反映了珊瑚系统发育。例如,细菌和真核珊瑚珊瑚系统发育之间的相互作用会影响珊瑚霍洛比特(Coral Holobiont)高度丰富的细菌的内度生环花的丰度。然而,宿主 - 微生物Cophyly似乎仅影响与珊瑚相关细菌的一部分。
珊瑚礁
许多珊瑚在Scleractinia的顺序上都是雌雄同体,这意味着它们参与了建造礁石。大多数此类珊瑚从共生属中的Zooxanthellae中获得了一些能量。这些是需要阳光的共生光合作用鞭毛。因此,主要在浅水中发现了珊瑚礁的珊瑚。他们分泌碳酸钙形成硬骨架,成为礁石的框架。但是,并非所有在浅水中的礁石建造珊瑚都包含Zooxanthellae和一些深水物种,生活在光无法穿透的深处,形成珊瑚礁,但不带有Symbionts。
有各种类型的浅水珊瑚礁,包括边缘礁,障碍礁和环礁;大多数发生在热带和亚热带海洋中。它们的增长非常缓慢,每年增加一个高度(0.4英寸)。大约在200万年前,伟大的障碍礁被认为是奠定的。随着时间的流逝,珊瑚碎片和死亡,沙子和瓦砾在珊瑚之间积聚,蛤s壳和其他软体动物的壳腐烂,形成逐渐发展的碳酸钙结构。珊瑚礁是多样化的海洋生态系统,拥有超过4,000种鱼类,大量的cnidarians,软体动物,甲壳类动物和许多其他动物。
进化
在地质过去的某些时候,珊瑚非常丰富。像现代珊瑚一样,他们的祖先建造了珊瑚礁,其中一些以沉积岩石的结构结束。珊瑚礁藻类,海绵以及许多棘突,腕足动物,双壳类动物,腹足类和三叶虫的遗迹以及珊瑚化石以及珊瑚化石的遗迹。这使得一些珊瑚有用的指数化石。珊瑚化石不仅限于礁石残留物,而且在其他地方发现了许多孤独的化石,例如在英格兰的Gault粘土形成中发生的环囊。
早期的珊瑚
大约5.35亿年前,珊瑚首次出现在寒武纪。直到1亿年后的奥陶纪时期,当Heliolitida, rugose和Cailulate Corals变得广泛流传之前,化石是极为罕见的。古生代珊瑚通常包含许多内生物共生体。
列表的珊瑚发生在奥陶纪时期的石灰岩和钙质页岩中,由于奥陶纪结束时灭绝事件,化石记录中有差距。珊瑚在志留纪期间重新出现了数百万年后,列表珊瑚通常会形成低垫子或分支块与皱纹珊瑚旁边的分支块。在志留纪时期中间,列表的珊瑚数开始下降。
在志留纪时期的中间,皱纹或角珊瑚成为占主导地位,在泥盆纪期间,珊瑚呈200多个属。皱纹珊瑚以孤立和殖民形式存在,也由方解石组成。在25000万年前(以及85%的海洋物种)中,皱纹和列表珊瑚在二叠纪 - 三叠纪灭绝事件中均已灭绝,并且存在数万年的差距,直到三叠纪在三叠纪发展的新形式。
- 列出珊瑚色(一个旋转核苷);阿肯色州Hiwasse附近的Boone石灰石(下石炭纪),比例尺为2.0厘米
- 孤独的Rugose Coral( Grewingkia )三种观点;奥陶纪,印第安纳州东南部
现代珊瑚
当前无处不在的石质珊瑚巩膜菌出现在中间三叠纪中,以填充被灭绝的皱纹和列表订单空缺的利基市场,并且与早期形式没有密切相关。与在二叠纪灭绝之前普遍存在的珊瑚不同,二叠纪灭绝(形成了一种被称为方解石的钙形式的骨骼),现代石质珊瑚形成了由后者组成的骨骼。他们的化石在三叠纪时期的岩石中少数发现,并且在侏罗纪和以后的时期变得很普遍。尽管它们在地质上比列表和皱纹珊瑚年轻,但其骨骼的后岩较不容易保存,因此它们的化石记录的完整程度较低。
从650 Mya到现在的主要珊瑚化石记录和发展的时间表。 |
地位
威胁
珊瑚礁在世界各地承受着压力。特别是,珊瑚开采,农业和城市径流,污染(有机和无机),过度捕捞,爆炸捕捞,疾病以及挖掘运河以及进入岛屿和海湾的挖掘是对珊瑚生态系统的局部威胁。更广泛的威胁是海温升高,海平面上升和海洋酸化的pH变化,所有这些都与温室气体排放有关。 1998年,由于水温升高,世界上有16%的礁石死亡。
世界上约10%的珊瑚礁死亡。由于与人类有关的活动,世界上约60%的礁石处于危险之中。在东南亚,对礁石健康的威胁特别强烈,那里有80%的礁石受到威胁。到2030年,世界上有50%以上的珊瑚礁可能被摧毁;结果,大多数国家通过环境法保护它们。
在加勒比海和热带太平洋地区,约40-70%的普通海藻和珊瑚之间的直接接触通过脂质- 溶剂代谢物的转移导致漂白和死亡。海藻和藻类在足够的养分中扩散,并且由鹦鹉鱼等草食动物有限。
水温的变化超过1-2°C(33.8–35.6°F)或盐度变化会杀死某些珊瑚。在这种环境压力下,珊瑚驱除其共生菌。没有它们,珊瑚组织揭示了其骨骼的白色,这一事件称为珊瑚漂白。
在墨西哥的尤卡坦半岛海岸发现的海底弹簧产生的水俱有自然较低的pH(相对较高的酸度),提供的条件与预期随着海洋吸收二氧化碳而被预期变得广泛的条件。调查发现了似乎耐受酸度的多种活珊瑚。这些菌落很小,分布较小,没有形成结构上复杂的礁石,例如组成附近的中美洲屏障礁系统的礁石。
珊瑚健康
为了评估珊瑚的威胁水平,科学家建立了珊瑚不平衡比率,日志(平均疾病相关类群的平均丰度 /健康相关类群的平均丰度)。比率越低,微生物群落越健康。收集并研究了珊瑚的微生物粘液后,建立了该比率。
气候变化的影响
上个世纪的热带地区(〜1°C(1.8°F))的海面温度升高引起了主要的珊瑚漂白,死亡,因此导致珊瑚种群缩小。尽管珊瑚能够适应和适应,但不确定这种进化过程是否会迅速发生以防止其数量大大减少。气候变化会导致更频繁,更严重的风暴,可能破坏珊瑚礁。
某些珊瑚的年度生长带,例如深海竹珊瑚( Isididae ),可能是海洋酸化对海洋生物影响的第一个迹象。增长环使地质学家能够逐年构建按时间顺序构建一种增量约会的形式,这是过去气候变化的高分辨率记录,使用地球化学技术。
某些物种形成了称为微塔的群落,它们是菌落的顶部,其顶部已死,大多在水线之上,但其周长大部分被淹没且活着。平均潮汐水平限制了它们的身高。通过分析各种生长形态,微伏尔ill提供了海平面变化的低分辨率记录。也可以使用放射性碳年代日期进行化石微凹舱。这种方法可以帮助重建全新世级。
尽管珊瑚的性行为人群较大,但通过丰富的无性繁殖可以减慢它们的进化。基因流量在珊瑚物种中是可变的。根据珊瑚物种的生物地理学,基因流量不能被视为可靠的适应来源,因为它们是非常固定的生物。同样,珊瑚寿命可能会导致其适应性。
然而,在许多情况下,已经证明了对气候变化的适应性,这通常是由于珊瑚和Zooxanthellae基因型的变化。等位基因频率的这些变化已朝着更耐受类型的Zooxanthellae发展。科学家发现,在海温较高的情况下,某种巩膜虫的动物群正在变得越来越普遍。能够忍受温暖水的共生体似乎会更慢地光合作用,这意味着进化的权衡。
在墨西哥湾,海温正在上升,冷敏的staghorn和Elkhorn Coral在位置发生了变化。不仅证明共生物和特定物种会发生变化,而且似乎有一定有利于选择的增长率。增长速度较慢,但耐热的珊瑚变得越来越普遍。温度和适应的变化很复杂。当前阴影中的一些珊瑚礁代表了一个储备位置,即使最终的温度可能比其他位置更快地升高,也可以帮助他们适应环境的差异。与古老的基本利基相比,通过气候障碍的这种种群分离导致实现的利基市场大大收缩。
地球化学
珊瑚是将氧气和微量元素整合到其骨骼后桥(方解石)晶体结构中的较浅的殖民生物。珊瑚结晶结构内的地球化学异常代表温度,盐度和氧同位素组成的功能。这种地球化学分析可以帮助进行气候建模。例如,氧-18与氧气16(δ18O)的比率是温度的代理。
腹/钙比异常
时间可以归因于珊瑚地球化学异常,通过将延髓/钙的最小值与海面温度(SST)的最高最高(SST)与从NINO 3.4 SSTA收集的数据相关联。
氧同位素异常
从NINO 3.4 SSTA记录的数据,珊瑚锶/钙最小值与海面温度最大的比较可以与珊瑚锶/钙和δ18O变化相关。为了确认SR/CA和δ18O变化之间年度关系的准确性,可感知的年度珊瑚生长环证实了年龄转化。通过SR/CA数据,生长环和稳定的同位素数据的混合来建立年代学。 El Nino-Southern振荡(ENSO)与气候波动直接相关,这些气候波动影响与南太平洋融合区(SPCZ)位置相关的局部盐度变化的珊瑚δ18O比,并且可用于ENSO建模。
海面温度和海面盐度
全球水分预算主要受热带海面温度的影响,从热带收敛区(ITCZ)的位置。南半球具有独特的气象特征,该特征位于西南太平洋盆地,称为南太平洋融合区(SPCZ) ,该地区在南半球内包含多年生位置。在ENSO温暖时期, SPCZ逆转了方向,从赤道向南延伸,穿过所罗门群岛,瓦努阿图,斐济和法属波利尼西亚群岛。并在热带地区的珊瑚地球化学影响南美。
骨骼珊瑚的地球化学分析可以与海面盐度(SSS)和海面温度(SST)相关,从埃尔尼诺(El Nino)3.4 SSTA数据,热带海洋到珊瑚的海水δ18o比率异常。 ENSO现象可能与海面盐度(SSS)和海面温度(SST)的变化有关,这些变化可以帮助模拟热带气候活动。
对当前物种的气候研究有限
关于活珊瑚物种的气候研究仅限于一些研究的物种。研究孔雀珊瑚为地球化学解释提供了稳定的基础,与柏拉基物种相比,在物理上提取数据更为简单,在物理上进行样本时,柏拉基物种骨骼结构的复杂性会产生困难,这恰好是唯一使用的多ecadal活着的珊瑚珊瑚记录之一用于珊瑚古气候建模。
保护
海洋保护区,生物圈保护区,海洋公园,国家古迹世界遗产地位,渔业管理和栖息地保护可以保护礁石免受人为损害。
现在,许多政府禁止从珊瑚礁中取出珊瑚,并向沿海居民提供有关珊瑚礁保护和生态学的信息。尽管诸如栖息地恢复和食草动物保护之类的当地行动可以减少局部损害,但酸化,温度变化和海平面上升的长期威胁仍然是一个挑战。
保护多样化和健康珊瑚礁的网络不仅有助于确保遗传多样性的最大机会,这对于珊瑚来说对于适应新的气候至关重要。在海洋和陆地威胁生态系统中采用的多种保护方法使珊瑚适应更有可能和有效。
为了消除其土着地区珊瑚的破坏,已经开始在非热带国家种植珊瑚的项目。
与人类的关系
主要珊瑚礁附近的地方经济体受益于许多鱼类和其他海洋生物作为食物来源。珊瑚礁还提供休闲潜水和浮潜旅游。这些活动可能会损害珊瑚,但事实证明,诸如绿鳍之类的绿鳍诸如鼓励潜水和浮潜中心遵循行为守则的绿鳍项目已被证明可以减轻这些风险。
珠宝
珊瑚的多种颜色使其具有项链和其他珠宝的吸引力。强烈的红色珊瑚被视为宝石。有时被称为火珊瑚,它与火珊瑚不同。红色珊瑚非常罕见,因为过度进行了投票。总的来说,由于气候变化,污染和不可持续的捕鱼等压力源的压力下降,因此不可咨询作为礼物。
一直认为是一种珍贵的矿物,“中国人长期以来一直将红色珊瑚与吉祥和长寿有关,因为它的颜色和与鹿鹿角的相似之处(因此,通过协会,美德,长寿和高级,”。 Manchu或清朝(1644-1911)几乎只保留皇帝以珊瑚珠(通常与珍珠结合)的形式用于法院珠宝或装饰性笔记的形式(装饰矿物树)。作为中国人的香胡(Shanhu) 。“早期现代的'珊瑚网络”(始于)地中海(通过英国东印度公司)到中国的方式。 1759年的Qianlong皇帝。
药物
在医学中,珊瑚的化合物可能可用于治疗癌症,神经系统疾病,包括关节炎,疼痛,骨骼流失,高血压以及其他治疗用途的炎症。正在研究珊瑚骨架,例如,正在研究其潜在的未来用来用于人类骨骼的骨骼。梵文中的珊瑚钙,被称为梵语中的普拉瓦·巴斯玛(Praval Bhasma),在传统的印度医学系统中被广泛用于治疗与钙缺乏症相关的多种骨代谢疾病的补充。在古典时期,粉碎的珊瑚主要由碳酸盐钙组成,建议通过Galen和Dioscorides镇定胃溃疡。
建造
东非海岸等地方的珊瑚礁被用作建筑材料的来源。古老的(化石)珊瑚石灰石,特别是包括牛津(牛津(英国))周围山丘的珊瑚抹布,曾经被用作建筑石头,可以在那个城市的一些最古老的建筑物中看到,包括圣迈克尔的撒克逊塔楼在北门,牛津城堡的圣乔治塔和城市的中世纪墙壁。
海岸线保护
健康的珊瑚礁吸收了波浪能量的97%,这使海岸线从电流,波浪和风暴中缓冲,有助于防止生命和财产损失损失。受珊瑚礁保护的海岸线在侵蚀方面也比没有侵蚀的海岸线更稳定。
地方经济
珊瑚礁附近的沿海社区严重依赖它们。在全球范围内,超过5亿人依靠珊瑚礁,收入,沿海保护等。美国珊瑚礁服务的总经济价值(包括渔业,旅游和沿海保护)每年超过34亿美元。
水族馆
近年来,盐水鱼类保管业余爱好包括礁石罐,包括大量活岩的鱼缸,允许珊瑚在上面生长和扩散。这些坦克要幺保持自然状态,藻类(有时是藻类洗涤器的形式)和深层沙床提供过滤,要幺是“表演坦克”,岩石在很大程度上保持了藻类和微叶虫。通常会填充它,以便看起来整洁且清洁。
最受欢迎的珊瑚保留的是柔软的珊瑚,尤其是Zoanthids和蘑菇珊瑚,它们在各种条件下特别容易生长和繁殖,因为它们起源于礁石的封闭部分,在礁石的一部分中,水条件变化和照明可能不那么可靠。和直接。更严重的鱼类管理员可能会保留小小的息肉石质珊瑚,该珊瑚是由开放的,光明的礁石条件下的,因此要求更高,而大息肉石珊瑚是两者之间的一种妥协。
水产养殖
珊瑚水产养殖,也称为珊瑚农业或珊瑚园艺,是用于商业目的或珊瑚礁恢复的珊瑚。水产养殖表现为恢复珊瑚礁的潜在有效工具,这些工具一直在世界范围内下降。该过程绕过珊瑚的早期生长阶段,当时它们最有死亡的风险。在托儿所中生长了称为“种子”的珊瑚碎片,然后在礁石上种植。珊瑚是由珊瑚农民耕种的,他们在当地居住在礁石和农场以进行礁石保护或收入。它还由科学家进行研究,企业供应现场和装饰性珊瑚贸易以及私人水族馆业余爱好者。
画廊
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