树状八放珊瑚作为生态系统工程师对大陆架底栖生物多样性与群落组成的塑造作用

《Marine Biology》：The role of arborescent octocorals as ecosystem engineers in shaping the diversity and composition of shelf-dwelling benthic assemblages

本研究针对大陆架沉积环境生物多样性低、生境均质化问题，通过对比分析西北地中海与南极威德尔海两个极端差异区域的ROV影像数据，定量评估了树状八放珊瑚（如地中海Eunicella cavolini与南极Thouarella variabilis）密度对底栖巨型动物多样性与群落组成的影响。研究发现珊瑚密度与物种丰富度（S）及多样性指数（expH′）呈显著正相关，且在密度阈值~10 col·m-2时多样性达到稳定峰值。结果表明，八放珊瑚通过增加三维结构复杂性、提供庇护所和附着基质，显著提升底栖生境异质性，进而促进生物多样性。该研究为大陆架海洋保护区的生态管理及珊瑚移植修复计划提供了关键科学依据。

　　

在广袤的海洋中，大陆架区域虽占全球海底面积不足10%，却承载着重要的渔业资源与生态功能。然而，这些区域常因地质结构平坦、沉积物主导而缺乏生境异质性，导致生物多样性远低于大陆坡或海底峡谷等复杂地形区。更严峻的是，人类活动如底拖网捕捞已对大陆架底栖生态系统造成严重破坏，不仅直接摧毁珊瑚等结构生物，还可能引发沉积物压实化，进一步削弱生境复杂性。在此背景下，理解如何通过生物自身结构提升生境质量、维持生物多样性，成为海洋生态保护的核心问题之一。

2025年发表于《Marine Biology》的一项研究，首次通过跨区域对比揭示了树状八放珊瑚（octocorals）作为“生态系统工程师”（ecosystem engineers）在大陆架底栖群落构建中的关键作用。研究团队选取了西北地中海卡普德克鲁斯（Cap de Creus）大陆架和南极威德尔海（Weddell Sea）大陆架这两个环境迥异的区域，利用遥控水下机器人（ROV）拍摄的高清视频影像，定量分析了八放珊瑚密度与周边巨型底栖动物多样性及群落组成的关系。

研究方法的核心技术

研究通过ROV沿大陆架布设视频样线（总长2100 m，分析面积630 m²），将样线划分为2 m²的采样单元（SU），统计每个单元内八放珊瑚密度、底栖物种数（S）和指数化香农多样性指数（expH′）。采用斯皮尔曼秩相关检验密度与多样性的关联性，通过线性回归模型拟合密度-多样性关系，并利用主坐标分析（PCoA）和指示物种值（IndVal）解析群落组成随珊瑚密度的变化。

研究结果

1. 珊瑚密度与多样性显著正相关

在地中海和南极区域，八放珊瑚密度均与物种丰富度（S）和多样性（expH′）呈显著正相关（p < 0.01）。南极区域的关联性更强（斯皮尔曼系数ρ最高达0.93），可能因地中海区域长期受渔业活动干扰导致数据离散度较高。

2. 密度阈值效应

线性回归显示，当珊瑚密度达到约10 col·m^-2时，物种丰富度和多样性趋于稳定，形成对数增长平台。例如，在地中海区域，密度≥10 col·m^-2的样方中物种数稳定在10–12种，而南极区域可达16–20种。这表明珊瑚的生态工程效应存在饱和点，超过此阈值后多样性增益减弱。

3. 群落组成随密度梯度分化

PCoA分析表明，不同珊瑚密度水平（低、中、高）的底栖群落结构显著分离（PERMANOVA，p < 0.001）。高密度区域（>10 col·m^-2）的指示物种数量最多且特异性强，如地中海的海绵Suberites syringella（IndVal = 0.525）和南极的Thouarella sp.1（IndVal = 0.487）。低密度区域则以广布种为主（如南极的苔藓虫Melicerita obliqua），群落结构变异性大。

4. 珊瑚形态差异无碍生态功能

尽管地中海珊瑚E. cavolini呈扇形分枝，而南极珊瑚T. variabilis为刷状分枝，但两者在提升多样性、改变群落组成方面表现出相似规律，说明树状八放珊瑚的生态系统工程师功能具有跨区域普适性。

结论与意义

本研究证实了八放珊瑚通过三维结构增加生境复杂性、提供捕食避难所、增强幼虫附着机会，进而成为大陆架底栖生物多样性的“催化剂”。其密度阈值（~10 col·m^-2）为海洋保护区的生态管理提供了具体目标：保护或修复珊瑚种群时，应优先确保其密度达到此阈值以最大化生态效益。此外，珊瑚作为“伞护种”（umbrella species），其保护可间接惠及整个底栖群落，对抵御渔业扰动或气候变化引发的珊瑚白化事件具有缓冲作用。未来研究需拓展至更多生境类型，以验证这一生态模式的全球适用性。