过去全球变暖后的珊瑚礁避难所

IF 2.7 2区 生物学 Q1 MARINE & FRESHWATER BIOLOGY
Danijela Dimitrijević, Nadia Santodomingo, Wolfgang Kiessling
{"title":"过去全球变暖后的珊瑚礁避难所","authors":"Danijela Dimitrijević, Nadia Santodomingo, Wolfgang Kiessling","doi":"10.1007/s00338-024-02548-y","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"<p>In the face of rising global temperatures, coral reefs experience coral mass bleaching and mortality. Subtropical and mesophotic environments may represent refugia for reef corals under climate change, where they can survive and eventually recolonize degraded areas. Using a comprehensive database of fossil reefs, we empirically assess the efficacy of subtropical, deeper, and turbid mesophotic environments to restore coral reefs after past global warming events. We focus on tropical coral reefs over the last 275 million years and four rapid climate warming events, which coincided with global reef crises in the geological record. In the aftermath of such hyperthermal events, we observed an increase in the proportions of reefs occurring in deeper (blue) mesophotic environments. Additionally, we found a trend of reef distributions and coral shifting towards higher latitudes. The number of coral occurrences in turbid (brown mesophotic) environments also increased after hyperthermal events. Our results suggest that subtropical, blue, and brown mesophotic environments may have served as immediate refugia for shallow-water coral species escaping warming seawater. While the patterns of reef range shifts and the establishment of blue and brown mesophotic refugia following ancient hyperthermal events provide some hope for coral reefs under current climate change, re-establishement of background reef conditions took most times millions of years.</p><br/><p>Ante el incremento de temperatura global, los arrecifes coralinos están experimentando eventos masivos de blanqueamiento y mortalidad. Los ambientes subtropicales y mesofóticos pueden representar refugios para los corales arrecifales, en los cuales pueden escapar de los efectos del cambio climático, sobrevivir y desde allí recolonizar áreas previamente degradadas. Mediante el uso de una exhaustiva base de datos en arrecifes coralinos, en este estudio se evaluó empíricamente la eficacia de los ambientes subtropicales y mesofóticos, tanto de aguas turbias someras (marrones) como de aguas claras profundas (azules), en la recuperación de arrecifes coralinos después de eventos hipertermales en el pasado. Nuestro enfoque estuvo en los arrecifes coralinos tropicales durante los últimos 275 millones de años y cuatro eventos de calentamiento climático rápido, los cuales coinciden con crisis globales en la ocurrencia de arrecifes en el registro fósil. Como consecuencia de dichos eventos hipertermales, observamos un aumento del número de arrecifes en ambientes mesofóticos de aguas profundas (azules). Además, encontramos una tendencia en la distribución de arrecifes y corales que se desplazan hacia latitudes más altas. También se observó un aumento en el número de corales que estuvieron presentes en ambientes de aguas turbias (marrones) después de dichos eventos hipertermales. Nuestros resultados sugieren que, en el pasado, los ambientes subtropicales, mesofóticos azules y mesofóticos marrones pudieron haber servido como refugios inmediatos para las especies de coral de aguas someras, en los cuales encuentran condiciones atenuantes ante el calentamiento oceánico. Si bien los patrones de desplazamiento de los arrecifes en el rango latitudinal y el establecimiento de refugios mesofóticos de aguas marrones y azules posteriores a eventos hipertermales brindan una luz de esperanza para el futuro de los arrecifes coralinos de cara al cambio climático actual, nuestros resultados evidencian que el restablecimiento de los arrecifes puede tomar millones de años.</p>","PeriodicalId":10821,"journal":{"name":"Coral Reefs","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":2.7000,"publicationDate":"2024-09-06","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"Reef refugia in the aftermath of past episodes of global warming\",\"authors\":\"Danijela Dimitrijević, Nadia Santodomingo, Wolfgang Kiessling\",\"doi\":\"10.1007/s00338-024-02548-y\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"<p>In the face of rising global temperatures, coral reefs experience coral mass bleaching and mortality. 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摘要

面对全球气温上升,珊瑚礁出现珊瑚大量白化和死亡现象。亚热带和中气侯环境可能是珊瑚礁珊瑚在气候变化下的避难所,它们可以在那里生存,并最终重新定居在退化的地区。利用一个全面的化石珊瑚礁数据库,我们对亚热带、深海和浑浊的中深海环境在过去全球变暖事件后恢复珊瑚礁的功效进行了经验性评估。我们重点研究了过去 2.75 亿年的热带珊瑚礁和四次气候快速变暖事件,在地质记录中,这些事件与全球珊瑚礁危机同时发生。在这些高热事件之后,我们观察到发生在较深(蓝色)中气环境中的珊瑚礁比例有所增加。此外,我们还发现了珊瑚礁分布和珊瑚向高纬度转移的趋势。过热事件发生后,在浑浊(棕色中层)环境中出现的珊瑚数量也有所增加。我们的研究结果表明,亚热带、蓝色和棕色中生环境可能是浅水珊瑚物种逃离海水变暖的直接避难所。虽然珊瑚礁范围转移的模式以及远古高热事件后蓝色和棕色中生代避难所的建立为当前气候变化下的珊瑚礁带来了一些希望,但背景珊瑚礁条件的重建大多需要数百万年的时间。亚热带和中气侯环境可能是珊瑚礁珊瑚的避难所,它们可以在那里躲避气候变化的影响,存活下来,并从那里重新占领以前退化的地区。本研究利用一个全面的珊瑚礁数据库,对亚热带和中气侯环境(包括浅层浑浊水域(棕色)和深层清澈水域(蓝色))在过去高热事件后珊瑚礁恢复过程中的有效性进行了经验性评估。我们的研究重点是过去 2.75 亿年中的热带珊瑚礁和四次气候快速变暖事件,在化石记录中,这四次事件与珊瑚礁出现的全球危机相吻合。由于这些高热事件,我们观察到深水中层(蓝色)环境中的珊瑚礁数量有所增加。此外,我们还发现珊瑚礁和珊瑚的分布有向高纬度移动的趋势。我们还观察到,在此类过热事件发生后,出现在浑浊水环境(棕色)中的珊瑚数量有所增加。我们的研究结果表明,在过去,亚热带、蓝色中层水和棕色中层水环境可能是浅水珊瑚物种的直接避难所,它们在那里找到了缓解海洋变暖的条件。虽然珊瑚礁在纬度范围内的移动模式以及在高热事件后建立的棕色和蓝色中层水环境避难所为珊瑚礁在当前气候变化下的未来带来了一线希望,但我们的研究结果表明,珊瑚礁的重建可能需要数百万年的时间。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。

Reef refugia in the aftermath of past episodes of global warming

Reef refugia in the aftermath of past episodes of global warming

In the face of rising global temperatures, coral reefs experience coral mass bleaching and mortality. Subtropical and mesophotic environments may represent refugia for reef corals under climate change, where they can survive and eventually recolonize degraded areas. Using a comprehensive database of fossil reefs, we empirically assess the efficacy of subtropical, deeper, and turbid mesophotic environments to restore coral reefs after past global warming events. We focus on tropical coral reefs over the last 275 million years and four rapid climate warming events, which coincided with global reef crises in the geological record. In the aftermath of such hyperthermal events, we observed an increase in the proportions of reefs occurring in deeper (blue) mesophotic environments. Additionally, we found a trend of reef distributions and coral shifting towards higher latitudes. The number of coral occurrences in turbid (brown mesophotic) environments also increased after hyperthermal events. Our results suggest that subtropical, blue, and brown mesophotic environments may have served as immediate refugia for shallow-water coral species escaping warming seawater. While the patterns of reef range shifts and the establishment of blue and brown mesophotic refugia following ancient hyperthermal events provide some hope for coral reefs under current climate change, re-establishement of background reef conditions took most times millions of years.


Ante el incremento de temperatura global, los arrecifes coralinos están experimentando eventos masivos de blanqueamiento y mortalidad. Los ambientes subtropicales y mesofóticos pueden representar refugios para los corales arrecifales, en los cuales pueden escapar de los efectos del cambio climático, sobrevivir y desde allí recolonizar áreas previamente degradadas. Mediante el uso de una exhaustiva base de datos en arrecifes coralinos, en este estudio se evaluó empíricamente la eficacia de los ambientes subtropicales y mesofóticos, tanto de aguas turbias someras (marrones) como de aguas claras profundas (azules), en la recuperación de arrecifes coralinos después de eventos hipertermales en el pasado. Nuestro enfoque estuvo en los arrecifes coralinos tropicales durante los últimos 275 millones de años y cuatro eventos de calentamiento climático rápido, los cuales coinciden con crisis globales en la ocurrencia de arrecifes en el registro fósil. Como consecuencia de dichos eventos hipertermales, observamos un aumento del número de arrecifes en ambientes mesofóticos de aguas profundas (azules). Además, encontramos una tendencia en la distribución de arrecifes y corales que se desplazan hacia latitudes más altas. También se observó un aumento en el número de corales que estuvieron presentes en ambientes de aguas turbias (marrones) después de dichos eventos hipertermales. Nuestros resultados sugieren que, en el pasado, los ambientes subtropicales, mesofóticos azules y mesofóticos marrones pudieron haber servido como refugios inmediatos para las especies de coral de aguas someras, en los cuales encuentran condiciones atenuantes ante el calentamiento oceánico. Si bien los patrones de desplazamiento de los arrecifes en el rango latitudinal y el establecimiento de refugios mesofóticos de aguas marrones y azules posteriores a eventos hipertermales brindan una luz de esperanza para el futuro de los arrecifes coralinos de cara al cambio climático actual, nuestros resultados evidencian que el restablecimiento de los arrecifes puede tomar millones de años.

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来源期刊
Coral Reefs
Coral Reefs 生物-海洋与淡水生物学
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发文量
111
审稿时长
4-8 weeks
期刊介绍: Coral Reefs, the Journal of the International Coral Reef Society, presents multidisciplinary literature across the broad fields of reef studies, publishing analytical and theoretical papers on both modern and ancient reefs. These encourage the search for theories about reef structure and dynamics, and the use of experimentation, modeling, quantification and the applied sciences. Coverage includes such subject areas as population dynamics; community ecology of reef organisms; energy and nutrient flows; biogeochemical cycles; physiology of calcification; reef responses to natural and anthropogenic influences; stress markers in reef organisms; behavioural ecology; sedimentology; diagenesis; reef structure and morphology; evolutionary ecology of the reef biota; palaeoceanography of coral reefs and coral islands; reef management and its underlying disciplines; molecular biology and genetics of coral; aetiology of disease in reef-related organisms; reef responses to global change, and more.
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