1842 年，查尔斯·达尔文将伯利兹堡礁描述为“西印度群岛最引人注目的珊瑚礁”。快进到 2021 年，伯利兹的前礁上只有约 17% 的活珊瑚覆盖。过度捕捞导致藻类放牧减少，长期以来一直被指责对中美洲加勒比海岸这一具有全球意义的生态系统产生不利影响。中美洲珊瑚礁在 1996 年部分被指定为联合国教科文组织世界遗产，其长度仅次于澳大利亚标志性的大堡礁。
一项史无前例的研究提供的证据表明，减少放牧并不是造成这个堡礁珊瑚死亡的唯一原因，证据在于化学反应。相反，陆地来源的氮富集正在显着推动伯利兹堡礁的大型藻类大量繁殖，并导致硬珊瑚覆盖率大幅下降。佛罗里达礁岛群国家海洋保护区仅剩下 2% 的硬珊瑚覆盖，现在拯救该珊瑚礁为时已晚，但伯利兹堡礁仍有希望。
为了评估伯利兹堡礁沿海水域由于人类对流域的影响以及对这些营养物质的后续管理而导致的营养物质富集和富营养化水平，研究人员使用底栖巨藻作为营养物质富集的累积生物指标。
Brian Lapointe 博士，佛罗里达大西洋大学海港分部海洋研究所的合著者和高级研究教授，以及伯利兹计划野生动物保护协会的合作者，分析了碳 (C)、氮 (N) 和磷 ( P) 1980 年代基线组织的含量和摩尔 C:N:P 比率，并将它们与 2017 年和 2019 年收集的最近样本进行比较，最近的数据也被分析为 C 和 N 的稳定同位素。
该研究结果发表在《海洋污染公报》杂志上，表明伯利兹堡礁主要泻湖的 N:P 比率在过去 35 年中翻了一番，类似于 Looe Key 大型藻类的 N:P 增加了三倍自 1980 年代以来佛罗里达群岛下游的珊瑚礁。该研究提供了北部和中部泻湖潜在养分影响的广阔地理范围，同时还使用中央泻湖独特的当地历史基线来衡量过去四十年伯利兹堡礁养分供应的变化。
“我们的研究首次表明，由富氮和 N:P 比率升高引起的营养压力对硬珊瑚生理学有害，是伯利兹流域和沿海环境中的人类活动对堡礁产生负面影响的主要机制，”拉普安特说。“这对于作为热带珊瑚礁关键生态系统工程师的硬珊瑚的健康和生物多样性来说可能是最严重的。森林砍伐、农业径流、污水、游轮和旅游基础设施数量和容量增加的影响，
Lapointe 和合著者 Alexander Tewfik 博士，海洋生态学家，2014 年至 2019 年担任野生动物保护协会的高级保护科学家，目前是该组织的顾问;和野生动物保护协会技术协调员迈尔斯·菲利普斯 (Myles Phillips) 研究了 C、N、P 含量、化学计量 (C:N:P) 以及在各种常见动物的组织中发现的 C 和 N 的稳定同位素之间的关系。在从伯利兹城周围到伯利兹堡礁的近海前礁栖息地的下游河流、河口和浅海环境中采样的大型藻类物种。
他们还比较了 2019 年的伯利兹城横断面数据，其中包括宣布保护濒临灭绝的西印度海牛且距离伯利兹市仅 3 公里的燕子岛野生动物保护区，与从大型藻类收集的类似元素含量(N、P)和化学计量数据由南水礁海洋保护区的团队于 2017 年和 1980 年代由 Lapointe 开发。
研究人员发现，来自伯利兹河和 Haulover Creek(伯利兹河的一个侧河道和出水口)的养分增加，尤其是 N，维持了从主要泻湖近岸区域到近海前礁的大型藻类大量繁殖。大型藻类中 C:N:P 的显着离岸梯度都表明这些关键营养素的陆基来源;在盐度值较低的近岸水域，大型藻类的 C:N 和 C:P 比率较低，表明淡水径流是营养物质的富集来源;大型藻类的 N 值和 N 值总体上远远高于 N2固定值，尤其是在近岸水域，其值与污水污染报告的值相匹配。
整个伯利兹城近海到近海梯度的大型藻类的 N:P 比率升高到大约 70:1 的值，比海洋水域的雷德菲尔德比率 (16:1) 高四倍以上高于 1980 年代中期伯利兹堡礁大型藻类的值(约 30:1)。这表明广泛的氮富集、增加的氮磷比和增强的磷限制，这也与大西洋盆地和加勒比海大片地区的远洋马尾藻的模式一致，这些模式一直困扰着大西洋沿岸的近岸水域和海滩。自 2011 年以来生物量增加的地区。
“在我们的研究中，Haulover Creek 河口显然是污染最严重的地方，因为它直接通过伯利兹市流域的商业中心排放，该流域受到未经处理的污水的严重影响，”Tewfik 说。“此外，数百公吨的皇后海螺和加勒比刺龙虾是伯利兹最重要的两种渔业出口产品，进入 Haulover Creek 的加工废水正在导致泻湖水质差的负面影响。”
为了减轻对伯利兹堡礁的环境影响，研究人员表示，可以采取一系列行动来减少城市污水和农业径流中的养分负荷，以改善水质并恢复这个具有全球意义的珊瑚礁的浅海岸生态系统生态系统。他们建议继续努力编制影响的生态评估，标准化适当的管理实践和水质监测协议，并采用重点从山脊到珊瑚礁的保护策略，并提高公众和公众对经常“看不见”的营养物污染的认识。政治机构。
“富营养化是一个重要而普遍的问题，世界各地的珊瑚礁科学家都认识到这一点，”拉普安特说。“我们的最新数据进一步证明，即使考虑到气候变化，简单地控制捕捞方式也不太可能增强伯利兹珊瑚礁或任何其他受富营养化影响的珊瑚礁的复原力。这种大规模沿海污染的现实伯利兹、美国和世界各地的科学家和资源管理人员必须严厉应对。”
这项研究得到了美国宇航局生物多样性和生态预测计划的支持，合同号为 80NSSC19K0200(气候影响的营养流动和伯利兹堡礁储备系统生物多样性的威胁)、沿海科学技术协会 (COAST) 和 FAU 海港分部。伯利兹野生动物保护协会的一些额外工作人员为所有现场后勤、初始样品制备和项目支持提供了帮助。
