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珊瑚礁海岸的特征及其相关分析
珊瑚礁海岸的特征及其相关分析
生物海岸是一种较为特殊的海岸类型，在潮间带或者潮下浅水区生长有相当规模的底栖生物群落，其生物过程通常对海滨沉积物质的供应（主要为碳酸盐）、保持、稳定及较小程度上对侵蚀起重要作用[1]，还对海岸动力、沉积和地貌过程产生显著影响或者成为海岸发育的主导因素。典型的热带生物海岸是珊瑚珊瑚礁海岸和红树林海岸。珊瑚礁海岸的特点是再大潮低潮线一下的潮下浅海区生长一种与营光合作用的单细胞虫黄藻共生因而能高效分泌碳酸钙骨骼的属腔肠动物门或刺胞动物门的造礁石珊瑚群落，它的原地碳酸盐骨骼堆积和各种生物碎屑填充胶结，形成具有抗浪性的海底隆起地貌结构单元。
生物海岸由于其与生物相关的特殊性，在海岸带的研究中具有重要地位。海岸带位于海陆交互地带，人类活动频繁，社会经济发展迅速，因在地球系统功能中扮演关键的角色而受到全球变化研究的重视。生物海岸的特殊生物栖息环境往往成为对维持海岸生物多样性和资源生产力有特别价值的各种生物活动高度集中地海岸生态关键区[2]，成为对海岸经济社会可持续发展有重要意义的生态环境资源。
1 珊瑚礁的基本概念及其影响因素
1.1 珊瑚礁的性质及形成
珊瑚礁是由造礁珊瑚构成的。珊瑚一般是指体型呈辐射对称、有石灰质外骨骼或皮层中含有大量的骨针、底栖固着生活的海洋腔肠动物。珊瑚按照其形态特征可分为两类：造礁珊瑚和非造礁珊瑚。造礁珊瑚由于有单细胞的虫黄藻与其共生，钙化生长速度快，所以能造礁。造礁珊瑚具有分泌碳酸钙形成外骨骼的功能，它们世代交替生长，最终生长到低潮线，从而形成具有抗浪功能的海底隆起，即珊瑚礁。珊瑚礁是造礁珊瑚死亡之后，其骨骼和外壳聚集在一起形成的沉积建造，是一种较为特殊的岩土介质类型。
1.2 珊瑚礁的类别
根据珊瑚礁和岸线的关系，可划分为岸礁、堡礁和环礁。 1.2.1 岸礁
沿大陆或者岛屿边缘生长发育，也可成为裙礁或者边缘礁。岸礁是由生长在
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大陆或岛屿周围浅海海底的珊瑚和其他钙质有机物构成，这种礁体的表面与低潮潮位的高度相差不多，粗糙而不平坦，外缘向海洋倾斜。由于外缘珊瑚生长起来受约束较小，所以最早露出水面，从而使珊瑚平台和陆地之间出现一条浅水通道或者一片泻湖，海南岛沿岸的许多珊瑚礁就是属于这种类型。
1.2.2 堡礁
堡礁是离岸具有一定距离的堤状礁体，外缘和内侧水均较深。这种珊瑚礁的礁底可能不是由珊瑚构成，或者是由珊瑚构成，但是海水的深度是后来才增大的，它与陆地之间隔以泻湖，例如澳大利亚的昆士兰大堡礁。
1.2.3 环礁
环礁是一种环形或者马蹄形的珊瑚礁，中间围着一泻湖，有的泻湖与礁体外侧海水想通。全世界已知的环礁有330个之多，主要分布在西太平洋的信风带和印度洋的热带海域。例如马绍尔群岛上得夸贾连环礁和马尔代夫群岛的苏瓦迪瓦环礁，面积都在1800km2至上，是世界上最大的两个环礁。
此外，根据形态，还可划分为台礁、点礁、塔礁、滩礁四种类型。
1.3 影响珊瑚礁分布的自然因素
造礁珊瑚对水温、盐度、水深和光照等自然条件都有比较严格的要求[4]。 1.3.1 水温
造礁珊瑚在平均水温约为23~27℃的水温中生长最为旺盛；在低于18℃的水温中只能生活而无法成礁。因此，珊瑚礁通常只分布在低纬度的热带及其邻近海域。此外，在有强大暖流经过的海域，例如中国台湾东北的钓鱼岛和日本琉球群岛，虽然维度较高，但也有珊瑚分布[3]。与此相反，在属于热带的非洲和南美洲西海岸，由于存在低温上升流，无珊瑚礁出现。
1.3.2 光照
光线的强弱、海水透明度和盐度的大小均会影响到珊瑚礁的分布。在造礁珊瑚的体内，生有大量的虫黄藻，其只有在充足的光照下才能进行光合作用。虫黄藻一面制造养料，一面为造礁珊瑚清除代谢废气并提供氧气。高透明度和清澈的海水能加速光合作用。因此，造礁珊瑚一般在水深10~20m处生长最为旺盛，水深超过50~60m则停止造礁。只是因为与造礁珊瑚及附礁生物共生的虫黄藻需要足够的辐照度来进行光合作用，这使光照成为限制珊瑚生长的一个重要因素。
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1.3.3 盐度
盐度大约在34‰左右的海区最适合造礁珊瑚的生存，所以在河口区和陆地径流较大输入的海区，由于盐度过低，并无珊瑚礁生态系统的存在。
1.3.4 其他因素
一般波浪和海流有利于造礁珊瑚的生长，大浪会使珊瑚的躯体折断，或将生长珊瑚的砾石翻动，使得珊瑚破碎或被碎屑物覆盖而死亡。潮汐限制了其生长空间的上限，而具有特殊温盐结构的上升流经常出现的地方对珊瑚的生长一般也有良好的影响。而在大河的河口，由于其大径流量，使其生长环境不稳定，不利于造礁珊瑚的生长。
2 珊瑚礁的海岸生物地貌过程
非生物海岸现代过程研究的对象包括动力、沉积、地貌三大要素之间的相互作用和相互影响，通常称之为海岸动力地貌学。生物海岸现代过程研究必须加上生物因素作为必不可少的第四要素，旨于强调研究生物过程和动力—沉积—地貌过程之间的双向相互作用，可称之为海岸生物地貌学（costal biogemorphology）
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。海岸生物地貌过程被看成海岸生态系统响应和反馈全球变化的三项机制之
一，促进了我国河口海岸科学界的关注和响应。珊瑚礁生物地貌过程研究方面已涉及到生物建造、生物侵蚀以及台风、厄尔尼诺等气候事件干扰的影响[8]。
2.1 珊瑚礁生物地貌过程的物质基础
造礁石珊瑚是珊瑚礁生态系统中得框架群落和关键类群，也是生物地貌功能的主要体现者。珊瑚礁生态系统极高的生物多样性和资源生产力所形成的造礁珊瑚高生长率和珊瑚礁高堆积率成为生物地貌过程的物质基础。珊瑚礁区净初级生产力可达大洋平均生产力平均数的20倍，因此珊瑚礁被誉为海洋中的“热带雨林”。活珊瑚由于与虫黄藻的共生而能高效地分泌碳酸钙骨骼。据统计，各种造礁珊瑚和其他造礁生物分泌不断堆积碳酸钙骨骼的速度可达400~2000t/hm2·a[9]。珊瑚礁骨架支柱生物块状滨珊瑚和蜂巢珊瑚生长速率约为1cm/a，珊瑚礁充填碎屑主要生产者分枝状珊瑚生长速率约为10cm/a，所建造在地球表面的碳酸盐结构厚度可达1300m(如Enewetak环礁)，长度可达2000km（如澳大利亚的大堡礁）。据我国西沙和南沙3个珊瑚礁钻孔岩心测算，全新世中期以来的珊瑚礁净堆积速率为2.06~3.33mm/a[10]。碳酸盐高生产力不仅与有机碳生产与存储能力有关，还
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与生物地球化学循环有关，而且是生物地貌过程的主要物质基础。
2.2 珊瑚礁海岸地貌结构分带性和生物地貌类型与动力地貌类型的叠加与共存
珊瑚礁海岸地貌发育除了生物生长、生物捕获加上潮汐水位先知形成的相关的生物地貌类型外，还受动力地貌过程影响，两种不同的地貌过程形成两种不同形态和成因的地貌类型叠加并共存。
大部分珊瑚礁具有由狭窄的外礁坡环绕宽广潮间礁坪的相似分带地貌结构。以海南三亚鹿回头岸礁为例，其地貌结构可分为沙滩、礁坪、礁坡和海底，各单元由地形坡折分隔并具有不同的地貌、沉积、动力条件和生物活动。尽管沙滩的生物沙含量超90%，但是形态塑造动力主要还是波浪和水流，所以属于动力地貌单元。礁坪和礁坡是真正的生物地貌单元。造礁石珊瑚的高生长率和高堆积速率使浅水珊瑚礁不断向上生长，受到潮汐水位的限制后再向海横向扩展，形成礁坪和礁坡的地貌结构单元。礁坪宽阔平坦，宽度为174~322m，与相邻地貌单元间以坡折线为界，由原生的珊瑚礁骨架填充破碎的珊瑚沙砾组成。礁坡狭窄而坡陡，坡度为2.77%~5.07%，主要由原生礁块组成，茂密活珊瑚生长和活跃的生物地貌过程是使礁坪向海扩展的主要机制。礁坪上有显著的巨砾垒，礁坡发育有良好的槽脊构造。礁坪上代表高海面生物地貌产物的死微环礁因受到暴风浪侵蚀破坏和堆积覆盖而不易辨认。
2.3 潮汐水位对珊瑚礁群落分布和生物地貌界线的控制
珊瑚礁是对海洋生长环境具有较高要求的生物群落，其中潮汐浸没因素对其影响显著。造礁石珊瑚种属不能经受长时间（如1~3h）的低潮暴露，所以潮汐高程也成为礁坪向上生长的控制因素。礁坪活珊瑚生长上限，也是无活珊瑚生长的内礁坪和有活珊瑚生长的外礁坪之间的生物地貌界限，大致为回归潮平均低潮位。珊瑚礁群落对这些临界潮汐水位的响应决定了相应海岸地貌的基本格局及其相应海平面变化的主要机制，成为海岸生物地貌过程的典型表现，这些临界潮汐水位也成为重要的生物地貌界线。
2.4 珊瑚礁海岸地貌对海平面上升的响应
由于珊瑚礁生态系统的造礁石珊瑚群落生长分布与潮汐水位之间存在较为
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