由北里大学海洋生命科学学院讲师 Tsuyoshi Yasumoto、米乐m6官方网站地质信息研究部特约研究员 Iijima Mariko、高级研究员 Ryo Iguchi、琉球大学农学部助理教授 Jun Yasumoto、琉球大学理学院 Takashi Nakamura 副教授和教授组成的研究小组Kazuhiko Sakai，热带生物圈研究中心，从城市附近海域和农田采集样本钙质砂有（※1）儿童珊瑚(*2)时，首次发现磷从沙子中以高浓度浸出，这阻碍了幼珊瑚的骨骼形成。人们知道，当过量的营养物质流入海洋时，珊瑚就会衰退，但其科学机制尚不清楚，这一结果有望对珊瑚保护有所帮助。该结果将于 2021 年 3 月 17 日由英国皇家学会公布“英国皇家学会开放科学”
生活在冲绳县南部（八濑町）钙质沙附近的鹿角珊瑚
（2021 年 3 月：摄影：饭岛真理子）
- 从冲绳岛南部地区靠近市区的沿海地区和农田收集石灰质沙子，并将其与沙子一起收集卫城卫城（※3）鹿角珊瑚培养后，浓度约为 20 µM磷酸盐(*4)) 被洗脱并抑制幼珊瑚的骨骼形成（见图 2）。
- 由于磷酸盐对碳酸钙具有高吸附性，因此阐明了钙质砂中积累并部分洗脱的磷酸盐干扰珊瑚中碳酸钙骨骼形成的机制。
- 众所周知，当过量的营养物质流入海洋时，该地区的珊瑚会减少，但其科学机制尚不清楚，也没有采取具体措施。这项研究的结果预计将为保护全球范围内正在减少的珊瑚礁做出重大贡献。
图1 鹿角珊瑚鹿角珊瑚的立体显微照片幼年珊瑚在实验室饲养了 4 周。左边是不与虫黄藻共存的幼珊瑚，右边是与虫黄藻共存的幼珊瑚。看上去发白的是碳酸钙构成的骨架。比例尺为 200 µm。在本研究中，为了关注珊瑚侧的钙化机制，我们在没有获取共生藻类的情况下进行了实验。
图 2 用从冲绳县海岸收集的沙子培育的幼鹿角珊瑚的扫描电子显微镜 (SEM) 图像。整个幼珊瑚的整体图像和白框的放大图像。 “无沙”是为了比较，“有沙（北方）”是指用北方采集的沙子饲养的幼珊瑚，那里鹿角珊瑚相对丰富。饲养海水中溶出5至8μM的磷酸盐，与“无沙”相比，骨骼形成受到轻微抑制，但骨骼表面光滑。 “带沙（南部）”是指用南部城市和农田附近收集的沙子养育的幼珊瑚。 12-20 µM的磷酸盐被洗脱到饲养海水中，显着抑制了幼珊瑚骨骼的形成，导致骨骼表面粗糙且不均匀，类似于添加高浓度磷酸盐时所获得的结果。整个图像的比例尺为 100 µm，放大图像的比例尺为 10 µm。
虽然有人指出，由于海水温度上升和海洋酸化等全球压力的影响，珊瑚正在减少，但人们也担心区域特定的影响，例如沿海土地利用和开发变化导致珊瑚栖息地恶化而产生的陆地物质。特别是，有人指出，当过量的营养物质流入海洋时，活珊瑚的覆盖范围会减少，白化珊瑚的恢复也会受到延迟，因此需要阐明其科学机制。通常，珊瑚礁区域表层海水的营养盐浓度较低，很难通过实验评估表层海水的营养盐浓度对珊瑚的影响。另一方面，该研究小组在实验室实验中发现，典型的营养物质磷酸盐会抑制幼珊瑚的骨骼形成。考虑到磷酸盐对碳酸钙（也是珊瑚骨骼的材料）具有很高的吸附性，有人担心磷酸盐会积聚在由碳酸钙组成的热带和亚热带沙子中。
在冲绳岛北部海岸（鹿角珊瑚栖息地相对丰富的地区）和南部海岸地区（相对靠近城市地区和农田的地区）收集的石灰质沙子上饲养幼年鹿角珊瑚约 40 天，以检查幼年珊瑚的骨骼形成和洗脱到饲养海水中的磷酸盐浓度。结果，当用从北部海岸收集的沙子饲养珊瑚时，5至8μM的磷酸盐被洗脱到饲养海水中，与仅在海水中饲养的幼珊瑚相比，底栖骨骼减少了约70％。另一方面，当用从南部沿海地区收集的沙子饲养珊瑚时，12至20μM的磷酸盐被洗脱到饲养海水中，与仅在海水中饲养的幼珊瑚相比，底栖骨骼显着减少至约30％。在后一种情况下，扫描电子显微镜 (SEM) 照片显示出高度不均匀的骨骼表面，类似于人工添加高浓度磷酸盐饲养的幼年珊瑚的骨骼（图 2）。
在珊瑚主要分布的热带和亚热带岛屿地区，许多沙子由钙质或碳酸钙组成。由于磷酸盐对碳酸钙具有很高的吸附性，据研究表明，从陆地流入海洋的磷酸盐逐渐被沿海地区的沙子吸附，并以高浓度积累。此外，沙子中积累的磷酸盐也会渗滤到繁殖海水中，这被认为会对珊瑚等底栖生物产生影响。这项研究的意义重大，因为它能够证明营养物质对珊瑚的一些直接负面影响，这是难以用科学证明的，有望为珊瑚礁保护做出重大贡献。
该联合研究小组将沙子中积累的磷酸盐定义为积累性养分，并已开始全面调查。由珊瑚礁形成的岛屿可能没有大河流。在这种情况下，陆地上的养分通过地下水流入沿海水域。很难找出地下水作为海底泉水流入海洋的位置，但通过检查沿海地区积累的养分，可能可以识别出陆地负荷较大的区域。除了抑制珊瑚骨骼形成的磷酸盐外，我们目前正在研究钙质沙中是否积累了其他能够影响底栖生物生长的陆地物质。
论文标题：与钙质沉积物结合的磷酸盐阻碍幼年珊瑚的骨骼发育。
日文标题：钙质沉积物吸附的磷抑制幼珊瑚的骨骼形成
发表的论文：英国皇家学会开放科学
作者：Mariko Iijima（米乐m6官方网站）、Jun Yasumoto（琉球大学）、Ryo Iguchi（米乐m6官方网站）、Kiyomi Furiso（北里大学）、Ayaka Ushigome（北里大学）、Natsuki Nakajima（北里大学）、Yuko Kunieda（北里大学）、Nakamura Takashi（琉球大学）、Kazuhiko Sakai（琉球大学）、Mina Hirose（Yasumoto）（Tropical Techno Plus）、Kanami Yasumoto（Mori）（东京理科大学）、Nanami Mizusawa（北里大学）、Haruna Amano（北里大学）、Jun Suzuki（米乐m6官方网站）、Mitsuru Jimbo（北里大学）、Shugo Watanabe （北里大学）、康本刚（北里大学）。
DOI：https://doiorg/101098/rsos201214
这项研究得到了日本环境恢复和保护机构的环境研究促进基金 (JPMEERF20194007)、日本学术振兴会 (JSPS) 的科学研究补助金 (19K12310, 20H03077) 以及米乐m6官方网站的环保产业技术研究实验室 (E-code) 的支持（日本科学技术协会）。