水动力学通过比例无尺度生长过程塑造珊瑚礁的周长形状
地球物理
2026-03-19 v1 种群与进化
摘要
环礁通常被解释为珊瑚礁围绕火山岛缓慢积累后随着逐渐沉降形成的空心环形边缘，可延伸数公里。然而，卫星影像显示，类似的环形轮廓也出现在更小的斑块珊瑚礁中，其中不适用环礁形成的地质路径。在某些系统中，小型环形斑块发生在较大环礁的滠湾内，产生嵌套环形图案。环形形状在如此对比的背景和尺度下的反复出现表明，共享的自组织过程也可能对这些礁体产生塑造作用。本文测试了珊瑚生长与海流相互作用是否能够产生环形形状并解释其跨尺度几何规律性。我们发展了一个数值模型，其中珊瑚生长遵循简单的基于过程的规则，局部定植和死亡取决于资源供应和水动力学应力，水流使用流体动力学进行解析。模拟结果显示，该耦合机制稳健地产生环形斑块珊瑚礁和环礁样配置，符合观察到的形态。除了定性一致之外，新兴的珊瑚礁还再现了全球数据集中报告的关键几何特征，包括比例定律和分形维数。综上所述，这些结果识别出珊瑚-流相互作用作为塑造环形珊瑚礁形成的可行路径，以及比例无尺度珊瑚礁几何的机械解释。
引用
@article{arxiv.2603.16933,
title = {Hydrodynamics shapes annularity in coral reefs via scale-free growth processes},
author = {Eva Llabrés and Àlex Giménez-Romero and Tomàs Sintes and Carlos M. Duarte},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.16933},
year = {2026}
}