关键信息导读：
海底地下水排放（SGD）向珊瑚礁沿线的热带海岸注入了较冷的底层水（温度可低至5°C）。
从热应激缓解上看，潮汐泵送作用使SGD显著减少了珊瑚暴露于高温近岸水域的时间（减少幅度可达46%），这些高温水域通常会引发珊瑚白化和死亡。
深入理解和有效管理浅层沿海地下水，作为冷水底层水的传递媒介，并且需关注其可能含有来自陆地的营养物质或污染物，对评估珊瑚礁健康的净效应至关重要。
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近年来，全球珊瑚礁的健康状况日益堪忧。由于海洋温度升高，珊瑚白化现象日益频繁，许多珊瑚礁面临着生存危机。但是，最近的一项研究揭示了一个令人意外的发现：海底地下水排放（SGD）或许正为珊瑚礁提供了一种温度庇护，帮助它们抵御热应激带来的威胁。
纹形鹿角珊瑚（Pocillopora meandrina），也称为多曲杯形珊瑚、簇状珊瑚，俗称花椰菜珊瑚，是一种广泛分布于印度-太平洋和太平洋地区的珊瑚物种。这种珊瑚栖息在浅层礁石环境中，是珊瑚礁生态系统中的常见成员。摄影：Brocken Inaglory（CC BY-SA 4.0）
海潮天下（Marine Biodiversity）小编读到一篇最新研究，美国地质调查局（USGS）的研究人员与美国国家公园管理局、夏威夷大学、加州大学伯克利分校、斯坦福大学、NOAA、夏威夷水生资源部、科哈拉中心以及夏威夷岛西部的多个家庭合作，沿夏威夷岛西岸进行了为期三年的观测。他们测量了近岸水温和珊瑚健康指标，发现在地下水渗漏区域形成了局部低温避难所。这些区域的水温比离岸和深层海水低1至5摄氏度。在经历极端海洋热浪导致的大规模白化后，这些冷水避难所的珊瑚白化现象更少，健康指标有所改善，珊瑚恢复率也更高。该研究于2025年10月7日发表在《海洋科学前沿》（Frontiers in Marine Science）期刊上。
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▲上图：这个地图展示了研究区域内海底地下水排放（SGD）的关键水文地质特征和观测点位：白色三角形标记了已测绘的地下水渗漏点位置；蓝色三角形表示估算的海底地下水排放通量；橙色箭头指示了地下水温度的流向或影响范围；而白色方块则标注了进行珊瑚健康和水温测量的主要研究地点。图源：Grossman, E. E., Oberle, F. K., & Storlazzi, C. D. (2025).
海底地下水排放（SGD）是指地下水通过海滩、或海底渗透进入海洋的现象。研究表明，SGD为珊瑚礁所在的近岸水域注入了相对较冷的水，能够有效地降低海水温度，缓解珊瑚遭受高温带来的热应激。
夏威夷岛的西海岸线主要由全新世到晚更新世的火山岩构成，其特点是海浪暴露程度低到中等，并且处于微潮汐状态。该海岸属于干旱气候，年降雨量仅在250至500毫米之间，地表径流非常罕见，仅在强降雨时才会出现。尽管地表干燥，但大量的地下水却通过复杂的地下含水层和裂隙系统，沿着岛屿的淹没侧翼排放入海。研究人员在夏威夷岛西海岸卡瓦伊海（Kawaihae）和普乌霍努阿欧霍瑙瑙（Pu’uhonuao Hōnaunau）之间约100公里的范围内，共选择了12个研究区域的31个站点。在2004~2014年期间，这些站点进行了水文特性和珊瑚健康指标的配对测量。
夏威夷岛西海岸六个关键研究区域（A至F）的详细采样点分布。图中的不同符号代表了不同的测量类型：白色方块为固定传感器的部署位置；黑色圆圈表示进行CTD剖面测量的位置；黄色圆圈突出显示了重点CTD剖面阵列；而金色线条则标记了进行珊瑚覆盖率和白化等底栖调查的样线。图源：Grossman, E. E., Oberle, F. K., & Storlazzi, C. D. (2025).
在夏威夷岛西海岸的这个研究中，科学家发现SGD能使近岸水温降低1~5°C，形成类似于河口的水域环境，盐度降至20 PSU，正是像纹形鹿角珊瑚（Pocillopora meandrina）、团块滨珊瑚（Porites lobata）和夏威夷表孔珊瑚（Montipora capitata）等珊瑚物种所需的栖息地条件。
这项研究基于2003~2014年间的实地数据，利用近岸传感器和垂直深度剖面分析了SGD的作用。研究表明，SGD不仅通过降温降低了珊瑚的热应激暴露，还减少了珊瑚白化的发生频率。尤其是在2014~2015年间的极端海洋热浪事件中，靠近SGD冷水源的珊瑚表现出了更强的恢复力。这些区域的珊瑚群体比远离冷泉的珊瑚更少遭受热应激，也能更快地从白化中恢复。
此外，这个研究还发现，SGD对珊瑚的影响不仅限于温度调节，还涉及水体的营养状况。尽管SGD可以为珊瑚提供冷水庇护，但如果地下水中的营养物质浓度过高，可能对珊瑚健康产生负面影响。因此，SGD的作用并非单一的温度调节，还需要考虑营养物质的平衡。人类活动（尤其是农业和城市开发），往往会使地下水中的营养物质浓度上升，这可能加剧水质恶化、并对珊瑚造成压力。
USGS研究地质学家、该研究的主要作者Eric Grossman表示，改善地下水管理不仅对珊瑚礁至关重要，对于像夏威夷西部这样依赖地下水进行市政供水的干旱地区的人们来说，也同样重要。这些地区正面临全州性干旱、未来更强烈的干旱预测、海平面上升导致的盐水入侵以及城市发展带来的日益增长的压力。
本图展示了2014–2015年海洋热浪后，珊瑚礁对海底地下水排放（SGD）的依赖性。红色半圆表示较低的珊瑚损失，绿色半圆表示较高的恢复率，这些区域均集中在高通量SGD渗漏点（深蓝色三角形）附近。图示强调了由地下水驱动的低温区（低于27°C）对珊瑚在极端热应激下的关键保护作用。图源：Grossman, E. E., Oberle, F. K., & Storlazzi, C. D. (2025).
这一发现，为人类理解珊瑚的适应机制提供了新的视角。
尽管SGD的冷水作用在缓解热应激方面具有积极意义，但它的效果也受到地下水质量和流量变化的影响。尤其是在加勒比海、印度-太平洋等热带沿海地区，这些地区的地下水输入量较大，珊瑚礁生态系统对地下水变化敏感。例如，岛屿地区的地下水流量在过去几十年里发生了变化，部分地区由于人类活动导致地下水流量减少，这可能削弱了SGD对水温的调节作用。
未来，随着全球气候变化加剧，地下水对珊瑚礁的影响可能变得更加复杂。如何在全球变暖的大背景下利用这一自然调节机制，将成为珊瑚保护研究的重要方向之一。同样地，保护和管理沿海地下水资源，尤其是在热带珊瑚礁地区，可能是缓解热应激、提高珊瑚韧性的重要措施。
【思考题】读而时思之，举一而反三
Q1、海底地下水排放（SGD）长期影响下形成的独特温度和盐度梯度（如盐度低至20 PSU）是否对珊瑚，如纹形鹿角珊瑚、团块滨珊瑚等，施加了选择性压力？相比于离岸、或无SGD影响区域的同种珊瑚，这些“避难所”内的珊瑚群体在热耐受基因表达、表观遗传学标记或共生藻群落结构（如Symbiodiniaceae的优势种群）上，是否存在显著的本地适应性差异？
Q2、鉴于SGD提供的热阈值缓解（减少高达46%的高温暴露），这些区域是否作为气候避难核心，充当了气候驱动的物种迁徙和区域珊瑚礁生态系统连接度的源头、或跳板？如何利用拉格朗日颗粒追踪模型 (Lagrangian Particle Tracking Model，流体力学中一种常用的方法) 结合SGD通量数据，来预测其对珊瑚幼虫散布和热带海岸渔业资源的影响？
Q3、既然天然的地下水能有效降温，那么在没有SGD的地方，人类是否能通过某种工程技术，例如利用深层海水或地热冷却系统，在面临严重白化威胁的珊瑚礁区域人为地创造类似的一些低温环境，来帮助珊瑚度过极端热浪？这种人工干预，成本高不高？风险又是什么？
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论文出处 | Grossman, E. E., Oberle, F. K., & Storlazzi, C. D. (2025).
文 | 王海诗
编辑 | 海潮君
日期 | 2025年12月7日
参考资料
感兴趣的海潮天下（Marine Biodiversity）读者可以参看该研究的全文：
Grossman E E, Oberle F K J, Storlazzi C D. Submarine groundwater discharge creates cold‐water refugia that can mitigate exposure of heat stress in nearshore corals[J]. Frontiers in Marine Science, 2025, 12: 1621298.
https://www.frontiersin.org/journals/marine-science/articles/10.3389/fmars.2025.1621298/full
https://www.usgs.gov/programs/cmhrp/news/submarine-groundwater-discharge-cools-heat-stressed-reefs-hawaii
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