暖水珊瑚礁是由造礁珊瑚、造礁藻类和其他造礁生物共同构建的，有岸礁、堡礁和环礁等多种类型，主要分布于南北纬约30°之间的热带和亚热带浅水海域，大约占海洋底床面积的0.1%(图1)[1]。其中，岸礁是紧邻海岸发育而成，堡礁则有与大陆架相连的基底，环礁是环状发育而成的珊瑚礁，中间为潟湖。例如，中国海南岛和涠洲岛等地的岸礁、澳大利亚的大堡礁以及中国西沙、东沙和南沙群岛的环礁[2-3]。全球暖水珊瑚礁大约有55%分布于太平洋海域，如印度尼西亚、菲律宾、澳大利亚北部和中国南海等，约30%分布于印度洋，包括红海和波斯湾，约14%分布于加勒比海和大西洋，1%分布于南大西洋[4]。中国拥有约37 935 km2的珊瑚礁，共有造礁石珊瑚2个类群16科77属445种[5]，分别占全球的5%和50%[3,6-8]；其中，南海的珊瑚礁主要分布于中国大陆南方沿岸、海南和台湾岛[9]，以及南海的西沙、东沙、中沙和南沙群岛，并影响着南海约3 000 000 km2海域的地质、地貌和生态特征[3，6-7]。

全球大约有2.75亿人口生活在距离珊瑚礁30 km的范围内[10]，珊瑚礁生态系统为人类社会提供了多种多样的服务，发挥着重要的作用，如海洋生物资源、渔民生计、建筑材料和海洋药物以及文化旅游娱乐等功能[1,11]。其中，暖水珊瑚礁生态系统的渔业资源占热带海域国家渔获资源的10%～12%和发展中国家渔获资源的20%～25%[12]；并且，珊瑚礁可减缓热带气旋和风暴潮对海岸的破坏，保护海岛可居住的土地，包括红树林和湿地等生境以及海岸沙滩。然而，近几十年来，全球变化背景下暖水珊瑚礁生态系统发生了显著的变化，包括大面积的白化和死亡、覆盖率和钙化率严重下降等退化现象，珊瑚礁生态系统对人类社会的重要作用也受到了很大的影响[1,13]。

图1 全球暖水珊瑚礁分布图[1]Fig. 1 Global warm water coral reef distribution

为此，本研究首先分析了全球变化背景下近几十年来暖水珊瑚礁生态系统的变化及其面临严重退化的风险，评述了造成暖水珊瑚礁生态系统退化和消失的主要致灾因子及其危害性，讨论了暖水珊瑚礁生态系统的全球变化适应性，综述了世界上受损暖水珊瑚礁的主要修复方式，着重分析了若干种常见和有效的珊瑚修复技术以及存在的问题和改进的方向，探讨了在中国南海开展受损珊瑚礁修复的前景及其面临的挑战，以期为中国海域受损珊瑚礁生态系统的修复及其适应气候变化的影响提供科学参考。

1 全球变化背景下暖水珊瑚礁生态系统的变化及风险

工业革命以来，人类活动排放大量温室气体造成的气候变暖及其影响是全球变化的核心问题。特别是自20世纪50年代以来，人们观测到地球上的生态系统及生物多样性受到气候变暖的显著影响，发生了复杂的变化，如生物多样性的减少和生态系统服务功能的损失，已经并将继续对人类的生存和发展带来深远的影响[14-15]。因此，全球变化不仅是气候与环境的问题，而且是国际社会普遍关注的重大政治、经济和外交问题。

在全球变化背景下，暖水珊瑚礁生态系统是热带海洋中最具生物多样性和代表性的生态系统之一，近几十年来正在经历显著的变化。观测表明，暖水珊瑚礁生态系统处于快速的退化当中，造礁石珊瑚的覆盖率明显下降[1]；十多年前全球约有20%～30%的暖水珊瑚礁就已经消失，约50%的暖水珊瑚礁则处于严重的威胁和风险之中[16-17]。研究表明，1980—2016年，暖水珊瑚礁生态系统经历了气候变暖背景下更为频繁的极端高海温事件(海洋热浪)的影响，并正在进一步恶化[17]，尤其是当前全球变暖背景下拉尼娜(La Nia)事件期间热带海表面温度(SST)甚至比30 a前厄尔尼诺(El Nio)事件期间更高，这导致珊瑚发生严重白化的间隔时间越来越短，使得珊瑚的恢复也变得更为困难[18]。观测显示，仅2016、2017年的夏季，由于海洋热浪的影响，澳洲大堡礁的珊瑚覆盖率就减少了约一半[19]。随着未来气候变暖的加剧，暖水珊瑚的白化将变得更为频繁[18,20-22]。

2018、2019年，联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)相继发布的《全球升温1.5 ℃特别报告》和《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》[20,22]指出，在不同气候情景下(如温室气体从中等浓度到高浓度排放情景，RCP4.5，RCP8.5)，到21世纪末，几乎所有类型的海洋和海岸带生态系统将处于高或很高的风险水平。其中，暖水珊瑚礁生态系统尤其严重，如果全球升温1.5 ℃和2.0 ℃，暖水珊瑚将分别消失70%～90%和99%以上[20-23]。这表明暖水珊瑚礁生态系统正在逼近其气候临界点[22-24]。评估结果虽然有一定的不确定性，但这仍然是一个令人非常不安的结论。这是因为当一个系统突破气候临界点后，很可能产生多米诺骨牌式的连锁效应，并引起其他系统突破临界点，从而可能导致其他生态系统陷入长期且不可逆的变化，进而影响人类的生存和发展等更为严重的后果[24]。因此，暖水珊瑚礁生态系统如何适应全球变化，既关系珊瑚礁生态系统的存亡问题，也是当前人类社会可持续发展面临的重大挑战之一。

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