日間溫度變化對萼形柱珊瑚之生理及共棲菌群之影響

Abstract

"珊瑚是以珊瑚共生體的形式生存，包含珊瑚宿主、共生藻以及其他共棲微生物，彼此之間形成複雜的交互作用。珊瑚白化指的是珊瑚宿主因失去共生藻或其中的光合色素而呈現骨骼的白色。除了共生藻外，其他共棲微生物亦與珊瑚的生理密不可分，其中以數量最多的共棲菌尤為關鍵。過去與熱壓力造成珊瑚白化相關的研究多是設定短期的急速升溫或是中長期的緩慢升溫和穩定高溫，本研究將兩者結合設定不同程度的日間溫度變化結合緩慢升溫進行為期一個月的水缸實驗，並以溫度累積效應（degree heating week, DHW）量化珊瑚所承受的熱壓力及其耐熱性，研究在緩慢升溫的情況下，日間溫度變化對廣布種萼形柱珊瑚（Stylophora pistillata）之生理及其共棲菌群之影響。結果顯示相較於使用平均溫度或最高溫度，以DHW來評估珊瑚是否會白化顯得更為準確。在26℃緩慢升溫至29℃並未造成熱壓力的情況下，珊瑚宿主的抗氧化酶活性及珊瑚的光系統II光化學效率維持穩定；在結合日間溫度變化±5℃造成熱壓力的情況下，珊瑚宿主的過氧化氫酶活性逐漸升高，珊瑚的光系統II光化學效率維持穩定；而在結合日間溫度變化±7℃造成更大的熱壓力的情況下，珊瑚宿主的過氧化氫酶活性逐漸升高，珊瑚的光系統II光化學效率逐漸降低至歸零，珊瑚最終白化甚至死亡，顯示珊瑚宿主已無法透過抗氧化酶有效調節活性氧物質濃度，故形成氧化傷害。另一方面，珊瑚骨骼菌群組成相對穩定，珊瑚組織菌群組成則隨著熱壓力的累積而變動，其中潛在的益生菌Acinetobacter與Pseudomonas的相對豐度隨之下降，兩者皆曾被推測可能為珊瑚抵禦病原體的第一道防線；而潛在的伺機菌Rhodobacteraceae、Alteromonadaceae、Vibrio的相對豐度則隨之上升，三者皆曾被發現在珊瑚患病或白化時大量增生。儘管相關研究曾指出大幅度日間溫度變化可能促使珊瑚適應因而增加其耐熱性、提高珊瑚面臨異常高溫的存活率；但本研究亦發現大幅度日間溫度變化可能造成熱壓力的累積、導致珊瑚白化。隨著全球氣候變遷引起的海水升溫日益嚴重，大幅度日間溫度變化帶來的熱壓力不容忽視。"