最近德国学者研究氢气对珊瑚的作用，发现氢气能帮助克服热应激伤害，这是正面的作用。但也发现氢气能对非热应激环境下的生理功能产生不利影响。当然这种应该是否能当成副作用仍然值得推敲。例如长期处理会不会产生耐受等。这种作用的强度是不是能产生危害性等。

由于全球海洋变暖，珊瑚礁正日益受到大规模白化事件的威胁。在全球努力缓解海洋变暖之前，迫切需要新的管理策略来帮助珊瑚生存。鉴于氢气具有强大的抗氧化、抗炎和抗凋亡特性，我们的研究探索了氢气减轻热应激对珊瑚负面影响的潜力。我们研究了来自红海中部的两种常见硬珊瑚（鹿角珊瑚属物种和疣杯形珊瑚）在环境温度（26°C）和升高的海水温度（32°C）下，添加和不添加氢气（约150微摩尔/升的H₂）48小时内的生态生理反应。我们的结果表明，在32°C且不添加氢气的情况下，疣杯形珊瑚表现出较高的耐高温性，而鹿角珊瑚属物种与环境条件（26°C）相比，光合效率和最大电子传递速率显著降低。在32°C时添加氢气使鹿角珊瑚属物种的最大电子传递速率提高了28%，维持在与26°C时相当的水平。相比之下，在26°C时添加氢气导致鹿角珊瑚属物种和疣杯形珊瑚的光生理显著下降。这表明珊瑚共生体对氢气的短期反应具有温度依赖性，在热应激下可能对珊瑚共生体有益，而在普通环境温度下会损害其光生理。因此，我们的发现为未来揭示氢气背后机制的长期研究奠定了基础，有可能为制定新的管理策略提供信息，以增强珊瑚对海洋变暖的适应能力。

引言

珊瑚礁是全球生物多样性最丰富、生产力最高的生态系统之一 [1]。它们为人类提供了各种各样重要的生态系统服务 [1]，数百万人的生计依赖于此 [2]。然而，由于许多不同的局部和全球人为及自然威胁，包括局部污染、过度捕捞和全球变暖 [5-9]，珊瑚礁目前正严重衰退 [3,4]。

尽管目前许多这些威胁已被确定并部分得到解决，但气候变化仍在快速发展，在缓解方面取得的进展甚微 [10,11]。随着2023年厄尔尼诺现象的出现 [12]，新的海洋温度记录不断涌现 [13,14]，极大地增加了全球范围内珊瑚大规模白化和死亡事件发生的可能性和频率 [10,15-17]。迫切需要采取直接行动和策略，以进一步防止这些极具价值的生态系统迅速退化，并为珊瑚礁争取时间，直到全球努力能够控制气候变化 [18]。

与气候变化相关的物理和生物地球化学条件的变化被广泛认为会引发珊瑚白化，即珊瑚失去其作为主要能量来源的内共生藻类（共生藻科）[19,20]。因此，新的干预方法可以针对与珊瑚白化相关的生理级联反应，特别是那些由热应激引发的反应，这为提高珊瑚的适应能力提供了一个有前景的途径。已经提出了几个重要的级联反应，强调了氮可利用性和氧化应激的作用 [20]。一个级联反应涉及由于氮可利用性增加而破坏了对维持珊瑚宿主与其藻类之间稳定共生关系至关重要的氮限制状态 [19,21,22]。另一个级联反应涉及活性氧（ROS）和活性氮（RNS）的生成增加，主要由温度和光照应激触发，这超出了珊瑚的抗氧化能力，并可能引发应激反应，最终导致珊瑚白化，这就是 “氧化理论” 所提出的 [23,24]。

在这种背景下，氢气可能为缓解珊瑚白化提供一种有效的处理方法。由于氢具有强大的抗氧化、抗炎和抗凋亡特性，它已在人类医学中被用作预防和治疗剂 [25-30]。作为一种强抗氧化剂，氢气选择性地还原羟基自由基和过氧亚硝酸盐，它们是最具危害性的活性氧/活性氮之一 [25]。相比之下，其他具有潜在有益生理作用的活性氧/活性氮不受氢气的影响 [25,29,30]。由于氢气也能够迅速穿过细胞膜，它可以成功穿透细胞器 [25]，并清除细胞质和线粒体中的活性氧/活性氮。此外，氢气被认为可以通过防止电子从电子传递链泄漏来抑制活性氧/活性氮的产生 [30]，调节基因表达 [29]，提高整体抗氧化能力 [31,32]，并上调热休克反应 [33]。

基于先前在包括人类和大鼠在内的哺乳动物中观察到的氢气的这些作用 [25-30]，我们在此首次深入了解氢气对珊瑚共生体的潜在影响。我们的目标是评估氢气是否会影响热应激下珊瑚的生态生理。考虑到其抗氧化、抗炎和抗凋亡特性 [25-30]，我们假设氢气可以将热应激的负面影响降至最低。

为了解决这个研究问题并验证相关假设，我们通过实验研究了环境温度和热应激下富氢海水对来自红海中部的两种常见且分布广泛的硬珊瑚（鹿角珊瑚属物种和疣杯形珊瑚）的短期影响（48小时）。为此，我们分析了与白化表型、光合能力和共生体表型相关的几个生理参数。对于白化表型，分析了共生藻科细胞密度、叶绿素a和c₂浓度以及初级生产力（净初级生产力Pnet和总初级生产力Pgross）。这些参数可以直接表明内共生体和色素的丧失，这与初级生产力降低相关，并作为珊瑚白化的关键指标 [34]。

在评估白化表型的基础上，我们通过测量光合效率、最大电子传递速率（ETRmax）和最小饱和辐照度（Ek）来进一步评估光合能力，其中ETRmax表示电子传递链的最大能力，Ek反映光合作用达到饱和时的光照强度 [35]。因此，这些参数提供了对光合机构功能状态的深入了解 [35]，温度引起的变化表明健康内共生体的丧失，或者揭示了光合机制内的破坏，甚至在内共生体丧失发生之前 [36,37]。

在共生体表型方面，我们评估了呼吸速率（R），它通常作为应激下代谢需求增加的替代指标 [34]。通过关联这些参数，我们对珊瑚共生体的健康状况进行了全面概述，确定了鹿角珊瑚属物种和疣杯形珊瑚对短期热应激的生理反应，并评估了氢在最小化温度引起的负面影响方面的潜在作用。