珊瑚礁的复杂结构类似于一个生机勃勃的水下大城市，生活着各种各样的生命形态。然而，这种复杂性也可能阻碍珊瑚在遭受扰动后的恢复。
研究法属波利尼西亚摩雷亚岛珊瑚礁的科学家发现，由于白化事件而导致的死珊瑚骨骼残骸干扰了重要的过程，最终延缓了珊瑚礁的恢复。这种复杂的环境帮助海藻免受草食动物的侵害，使其迅速扩散到珊瑚礁上并遮蔽新生长的珊瑚。他们的研究结果发表在《全球变化生物学》期刊上。
动态生态系统
珊瑚礁是动态的生态系统，其特点是不断变化。偶尔，一些主要事件，例如风暴、珊瑚捕食者的增加或白化事件，会显著影响珊瑚礁。虽然所有这些因素都可能对生态系统构成威胁，但细微的差异可以大大影响珊瑚礁的恢复方式。
传统上，热带风暴和气旋对摩雷亚的珊瑚礁构成了最大的挑战。“它们通常会将所有珊瑚从礁区上剥离，留下一个平坦的表面，”首席作者卡伊·科佩基（Kai Kopecky）解释道，他是加州大学圣巴巴拉分校生态学、进化与海洋生物学系的前博士生。然而，白化和捕食的发生频率正在增加，导致珊瑚死亡，而珊瑚礁的结构保持完好。
当环境压力，例如高温，迫使珊瑚排出提供营养的藻类时，就会发生白化。如果条件迅速改善，珊瑚能够恢复，但通常情况下，殖民地会死亡，尤其是在面临污染等其他压力时。
2010年，一场气旋对摩雷亚的珊瑚礁造成了严重影响。“它几乎移除了前礁上所有的珊瑚群落，”科佩基说。“然而，在大约五年内，珊瑚恢复到了风暴前的水平。”
2019年，珊瑚礁经历了一次重大的白化事件，就在科佩基开始他在岛上的研究一年后。“它有效地煮死了约一半的礁上的珊瑚，”他指出。与气旋不同，这次事件留下了死珊瑚的结构。
科佩基和他的团队在国家科学基金会资助的摩雷亚珊瑚礁长期生态研究（LTER）站观察到，之后的几年里，珊瑚并没有以同样的速度反弹。相反，珊瑚持续死亡，宏观藻类（通常被称为海藻）迅速繁殖。科佩基试图理解这两次事件之间的差异如何影响恢复过程。在2023年，他和他的合作者发表了一个生态系统的数学模型，专注于影响机制。
“这种对生态系统反应的长期数据、数学建模和实地实验的整合显著增强了我们的科学知识和制定实用解决方案的能力，”共同作者、摩雷亚珊瑚礁LTER站首席研究员拉斯·施密特（Russ Schmitt）说道。
“LTER网络的多年代、基于地点的方法在我们快速变化的世界中是独特且极具价值的，”LTER共同首席研究员、该研究的另一位作者萨莉·霍尔布鲁克（Sally Holbrook）补充道。
“这个项目是由科佩基主导的，他当时是博士生，还有加州大学圣巴巴拉分校本科生的贡献以及资深生态学家的参与。这凸显了摩雷亚珊瑚礁项目培养和指导下一批环境科学家的能力，”施密特指出。
调查珊瑚礁景观
研究人员在珊瑚礁上设置了受控区域，以建立一个测试环境。他们在每个区域固定了一定数量的死珊瑚骨骼，并引入健康的幼珊瑚，让它们定期被移除和评估生长情况。他们还放置了装满宏观藻类的托盘，以比较白化骨骼和开放区域中骨骼的消耗。
“我们的研究结果表明，死珊瑚骨骼阻碍了草食动物去移除宏观藻类，使其繁盛并阻止新的珊瑚在礁上定居和生存，”科佩基表示。
尽管理论上死珊瑚骨骼可以在白化事件后如果新招募的珊瑚很快到来时，为幼珊瑚提供一些保护，实际上珊瑚通常每年只产卵一次，而许多类型的海藻则持续繁殖，这使得海藻在占据新释放的表面时占据优势。
宏观藻类与珊瑚争夺诸如空间和光线等基本资源。它们通常比珊瑚生长得更快，因此缺乏草食性消费可能导致它们占据珊瑚礁，阻止新珊瑚的建立，并遮蔽那些已经建立的珊瑚。年轻的珊瑚招募者特别容易受到这种竞争的影响，一旦珊瑚礁从珊瑚覆盖转变为藻类覆盖，恢复是非常困难的，正如先前的研究所表明的那样。
考虑长期变化
研究人员将他们的小规模实验结果与该地点的长期数据进行了关联，揭示了在不同扰动后截然不同的趋势。“在气旋后，珊瑚覆盖显著增加，而宏观藻类覆盖减少，”科佩基指出。“相反，在白化事件后，情况正好相反。”
这些发现与生态记忆的概念有关，探讨了历史事件如何塑造生态系统的未来轨迹。这些变化可能会造成生态系统的历史状况与当前状况之间的错配。“随着扰动模式的演变，生态记忆也会演变，”科佩基阐述道。不幸的是，生态系统可能难以适应这种以大量死珊瑚骨骼为特征的新模式。这种情况可能会破坏长久以来的相互作用，例如草食动物、藻类和珊瑚之间的相互作用。
科佩基热切希望探讨去除死珊瑚骨骼是否能促进珊瑚的恢复，或至少减轻白化的影响。“这对珊瑚礁来说是一个新思路和策略，”他指出。“然而，在其他生态系统中——比如在森林中使用控制燃烧以清除死木头——对于在生态系统管理中操控死物料的趋势日益增长。”
