(从左至右)海洋科学家查克·伯克兰、艾莉森·格林、爱丽丝·劳伦斯和Motusaga Vaeoso在Aua礁庆祝Aua样带调查100周年的肖像。照片由Motusaga Vaeoso提供
页面内容保护科学家越来越多地使用历史照片来评估地方是如何随时间变化的，以及人类和环境影响的程度。这就是1917年拍摄的美属萨摩亚帕果帕果港周围郁郁葱葱的珊瑚礁、海岸和村庄的黑白照片。值得注意的是，一项强有力的定量调查随之而来，这是由海洋生物学家和动物学家先驱阿尔弗雷德·马约尔(1868 - 1922)进行的。
海洋生物学家阿尔弗雷德·马约尔1917年拍摄的照片记录了美属萨摩亚帕果帕果港的场景;(从左至右)，村民的生计，从周围的景观俯瞰Aua珊瑚礁样带，以及从海岸观看。照片由阿尔弗雷德·马约尔和华盛顿卡内基研究所提供
对Aua珊瑚礁珊瑚群落的早期照片和样带调查激发了KAUST的海洋科学家Alison Green博士和他的同事们在几十年里对同一珊瑚礁重复调查。这篇论文由格林、主要作者查尔斯·伯克兰博士和他的同事共同完成 在美属萨摩亚生态和地质时间尺度上，珊瑚群落的不同弹性涵盖了一个多世纪的珊瑚礁调查，从1917年到2019年，11个调查公司 整体上，使它的lo 世界上最活跃的珊瑚礁定量调查。这篇论文记录了他们发现的范围，重点关注了在长时间的高压力条件下，整个阿瓦岛和美属萨摩亚群岛的邻近珊瑚礁的最低和最高恢复力地区。由于海洋温度升高和相关的气候变化压力因素，全世界的珊瑚礁正在减少，对珊瑚礁生态系统的长期监测揭示了不仅对研究有用，而且对珊瑚礁管理和保护有用的模式和动态。
Pio将科学带入21世纪
在华盛顿卡耐基研究所(2007年被称为卡耐基科学研究所)的资助下，Mayor对Aua珊瑚礁平坦区珊瑚物种的生长速度和分布进行了研究，这是迄今为止对珊瑚礁生态系统进行的第一次定量样带调查。他之前在加勒比海的干托尔图加斯进行的一项调查丢失了，该地点无法重新测量。
“市长走在了时代的前面。全球大部分珊瑚礁定量监测直到20世纪80年代才开始，”格林说。他在阿瓦大学的研究对他那个时代的科学来说是一项重大成就，而且仍然激励着未来几代科学家。他的工作使我们的调查成为可能。”
1995年，当格林在美属萨摩亚海洋和野生动物资源部门(DMWR)工作时，她萌生了重新调查阿瓦样带的想法。她请珊瑚生物学家查尔斯·伯克兰(Charles Birkeland，当时在关岛大学)帮忙。当时，科学家们正在Fagatele湾国家海洋保护区进行一项调查。格林研究珊瑚礁中的鱼类群落。她在KAUST的研究重点是评估整个红海的珊瑚鱼的生物多样性模式，以及如何利用这一知识来设计海洋保护区。
(从左至右)海洋科学家艾莉森·格林(Alison Green)和查尔斯·伯克兰(Charles Birkeland)的画像，他们的论文《美属萨摩亚生态和地质时间尺度下珊瑚群落的不同弹性》(Different resiliencies in the ecological and geological time scale in the美属萨摩亚)涵盖了一个多世纪的珊瑚礁调查。照片由Alison Green和Charles Birkeland提供
Birkeland现在是夏威夷大学马诺阿分校的退休教授，是一名珊瑚生物学家，在珊瑚礁生态系统方面有着广泛的专业知识。他研究的是随着时间推移礁石系统的动态变化。他们的专业领域是互补的，结合在一起的 全面的信息a 关于珊瑚栖息地和生活在那里的物种。长期监测带来了时间、人员、资源和资金方面的挑战，因为这些因素并不总是一致的或可用的。格林和Birkeland坚持了下来。在DMWR和国家海洋保护区计划的支持下，Green和Birkeland于1995年首次对Aua进行了重新勘测。这样开始了长期合作，随后在美属萨摩亚珊瑚礁咨询小组的支助下进行了调查，并最终形成了目前的文件和有关的项目。从一开始，Aua社区就支持他们村庄前面的珊瑚礁上的科学工作，从20世纪初的Mayor开始，一直到21世纪的Green、Birkeland和同事们。
市长在1917年调查的帕果帕果港的珊瑚礁几乎是原始的，但当格林和Birkeland在20世纪90年代调查这一断面时，该地区的变化是惊人的。在随后的几十年里，美属萨摩亚稳步从当地村民依靠珊瑚礁获得食物和生计的自给经济转变为拥有重要港口、渔业和广泛发展的市场经济。
当代，帕果帕果港的山景、城市及周边地形。图片由Alison Green提供。
1995年的调查发现，包括阿瓦在内的内帕果帕果港大约95%的珊瑚礁已经严重退化，主要是由于疏浚和填海作业，以及来自两个金枪鱼罐头工厂的废水污染。其他自然和人为干扰也起到了作用，包括旋风、白化、极端低潮和海啸。20世纪70年代进行的两次先前的调查揭示了帕果帕果港对阿瓦礁的破坏程度，并作为比较f 为格林和Birkeland随后的调查提供了一个框架。然而，尽管条件如此恶劣，科学家们观察到，在阿瓦礁至少有一部分珊瑚是茁壮成长的。
度的弹性
市长在1917年记录了Aua礁从海岸到顶峰的丰富的珊瑚种类。为此，他对浅水(深度不到1米)的珊瑚进行了计数和拍摄，这些珊瑚的总宽度为270米。多亏了他的照片和描述，Green和Birkeland可以找到并重复他对阿瓦样带珊瑚的定量调查。Mayor设计了一些地标，比如海岸上的一棵大树和一大块突出在珊瑚礁顶部的珊瑚，这些都是Green和Birkeland在他们的调查中用来定位样带的。他的彻查帮助研究人员铺平了一条平坦的道路，但他们各自调查的年份间隔带来了挑战。
Birkeland说:“一个挑战是如何协调珊瑚的物种名称，从我们第一次调查到Mayor的调查，珊瑚的物种名称已经改变了78年。”“幸运的是，Mayor的同事(Hoffmeister 1925年出版)出版了一本美属萨摩亚珊瑚鉴别指南，并附有照片，因此我们能够将当时和现在使用的名称进行对比。”
利用Mayor的样带参数，科学家们检查了三个珊瑚礁区域的珊瑚弹性:内礁平面、中礁平面和外礁顶部。珊瑚的补充是珊瑚礁弹性的一个决定性因素——珊瑚群落抵御干扰或从干扰中恢复的能力。有弹性的珊瑚礁吸引新的珊瑚，它们定居、生长和建造珊瑚礁，为鱼类和无脊椎动物提供栖息地。压力因素的组合影响了Aua礁的这一结果，包括罐头工厂的废水和其他污染物，它们在20世纪50年代至90年代初造成了严重的珊瑚礁退化。
1917年到2007年的阿瓦礁平面对比。今天的公寓主要由珊瑚碎石或小珊瑚碎片组成。在黑白照片中突出水面的珊瑚礁是海洋生物学家阿尔弗雷德·马约尔记录的众多地标之一，他帮助科学家艾莉森·格林和查尔斯·伯克兰找到了样带，并重复了调查。1917年，阿尔弗雷德·马约尔和华盛顿卡内基研究所提供照片;查尔斯·伯克兰的珊瑚
离海岸最近的内礁(90米以内)经历了自市长任期以来最大的变化。在20世纪早期到中期，它的公司 该地区的珊瑚丰度和多样性较低，多为玻藻 巨龙龙影。20世纪30年代和40年代，人们在这里挖了一个借来的坑，用来修建道路和其他建筑工程，极大地改变了珊瑚礁和海岸线。现在很少有珊瑚生长在这里。中间的珊瑚礁形成了一个广阔的平原，在1917年，这里有大量的Porites和Psammocora珊瑚，很可能为礁鱼和无脊椎动物提供了重要的栖息地。虽然它从未像内礁那样被挖掘出来，但在20世纪中期，它仍然暴露在污染中。珊瑚礁进一步恶化，可能是由于飓风、刺冠海星的爆发和历史性的低潮等压力因素。珊瑚需要时间来恢复和重建，如果它们达到了一个临界点，它们就很难恢复。在被刮伤和埋在中间的珊瑚礁之间，珊瑚从来没有得到重建和生长所需要的腿，反过来，为鱼类群落提供栖息地。如今，在中间的暗礁上几乎找不到珊瑚了。该公寓主要由珊瑚碎石或小珊瑚碎片组成。
与内礁和中部礁滩相比，最新的调查(2019年)观察到，外礁脊非常健康和有弹性。尽管它位于中部港口，它的珊瑚(Acropora nana)比市长在1917年观察到的“原始”的主要Acropora珊瑚群落更丰富。和其他珊瑚礁部分一样，外脊在过去的几十年里也受到了类似的干扰，但在这里，珊瑚的招募和生长非常旺盛。
1917年到2007年的阿瓦礁平面对比。今天的礁顶仍然像1917年那样坚固，尽管它不像当时那样暴露在海面上。1917年，阿尔弗雷德·马约尔和华盛顿卡内基研究所提供照片;查尔斯·伯克兰的珊瑚
科学家们将这一成功与一组结合壳珊瑚藻(CCA)的存在联系起来 Nkodes种复合体)-产生和释放碳的红色藻类 由高镁方解石组成的Nate骨架迅速覆盖并结合在松散的碎石上，为珊瑚幼虫的定居和生长创造了坚实的基础。这反过来又吸引珊瑚鱼和无脊椎动物到栖息地。调查确定，在美属萨摩亚，94%的成功招募的珊瑚礁顶部和珊瑚礁，通常是在CCA上发现的，这些藻类被认为是主要的公司之一 珊瑚礁导师 对恢复和招募都有帮助。在总结他们的发现时，Birkeland说珊瑚礁如何从干扰中恢复取决于许多“珊瑚礁恢复力”因素。他将CCA的存在与礁石顶部的波浪作用联系起来，波浪作用帮助它们茁壮成长。
“在Aua的珊瑚礁顶部发生强烈波浪作用的地区，珊瑚的恢复力与与珊瑚礁底层结合的CCA物种有关。CCA可能在波浪较强的地区(如礁脊和前礁)最为有效，因为CCA可以在这些水运动的地区沉积白云石。”“在中间的礁滩，情况就不同了，那里受到了海浪的保护。因此，其他非结合力的甲壳珊瑚藻类占主导地位，碎石没有稳定下来。我们的评估推测，在过去的75到85年里，珊瑚一直无法在礁坪上定居和生长。”
该论文还提供了在生态和地质时间尺度上人类活动和自然对珊瑚礁的影响之间的有趣比较。Mayor在Aua样带钻探的岩芯显示，从全新世(一万多年前)开始，硬珊瑚就统治并形成了珊瑚礁。在帕果帕果港的乌图雷礁钻探的另一个岩芯表明，天青藻类(软珊瑚)也在全新世期间建造了这些珊瑚礁。尽管Aua crest上的珊瑚对人类的影响有很大的抵抗力，但这篇论文发现，由于海岸建设，乌图雷的珊瑚礁建造停止了，从而结束了数千年的珊瑚礁建造。
一个变化的社区
当2017年珊瑚礁调查100周年到来时，阿瓦人社区与格林、Birkeland以及来自美属萨摩亚珊瑚礁咨询集团(CRAG)的贡献科学家一起热烈庆祝。村委会通过举行传统的卡瓦仪式欢迎科学家来到社区。他们与CRAG一起在Aua村举办了一场活动，分享关于Aua样带的信息，提高人们对美属萨摩亚珊瑚礁面临的威胁的认识，以及改进管理的方法。
海洋科学家Charles Birkeland和Alison Green与Aua村社区成员在庆祝Aua样带调查100周年的科学博览会上自豪地举着一面旗帜。照片由阿瓦村议会提供
“1995年，查尔斯和我第一次对阿瓦样带进行调查时，我们开玩笑说，如果我们能在2017年100岁生日的时候重新对样带进行调查，那就太好了，尽管我们意识到，到那时，查尔斯和我将分别70多岁和50多岁。我们从来没有想过我们会每隔几年(从1995年到2017年共进行了8次)对大堡礁进行调查，包括100周年纪念日。”总的来说，格林和Birkeland分别花了25年和40年的时间来调查美属萨摩亚的珊瑚礁。在这几十年里，科学家们见证了环境保护的缓慢实施，包括旨在减少港口流域和废水污染的法规。由于美属萨摩亚政府的努力，它有远见地成立了岩礁保护区，水质得到了改善，外部样带的珊瑚礁顶部的珊瑚正在蓬勃发展。格林说，美属萨摩亚年轻专业科学家人数的增加也令人鼓舞。
“在对Aua样带进行了100年的科学监测之后，我们非常高兴地看到，2017年，我们调查团队的科学家之一是来自美属萨摩亚的年轻科学家Motusaga Vaeoso。我们相信，Aua样带在长期监测中会得到很好的处理。”
她补充说，尽管全球威胁不可能总是得到解决，但可以改善当地条件来帮助珊瑚礁恢复:“帕果帕果港就是一个很好的例子。如果你消除了这些威胁，只要支持珊瑚礁弹性的关键因素仍然存在，珊瑚礁就可以恢复。”
格林和Birkeland继续与CRAG合作，在全港进行数十年的相关监测项目，格林继续将她在珊瑚礁评估方面的专业知识应用于涉及红海珊瑚礁生态的项目。
“艾莉森和查尔斯在美属萨摩亚的工作证明了定量的长期监测对于了解全球珊瑚礁恢复的模式和驱动因素的价值，”KAUST红海研究中心主任迈克尔·贝鲁曼博士说。“在红海研究中心，十多年来，我们一直在沙特阿拉伯王国(KSA)进行广泛的珊瑚礁调查。如果有系统地扩展到所有沙特阿拉伯水域并定期重复，这种方法可以为了解红海珊瑚礁恢复力的动态提供宝贵的长期数据。考虑到KSA 2030年愿景中海洋栖息地的重要性，长期监测将对这些资源的保护和管理至关重要。”
