中国东南沿海湿地生境转变对沉积物原生生物群落结构与组装过程的生态重塑

本研究系统揭示了互花米草（Spartina alterniflora）入侵与水产养殖（APs）改造对中国东南沿海湿地沉积物原生生物群落结构、功能群分布及空间周转的深远影响。研究发现，虽然α多样性保持稳定，但盐度（salinity）、Cl?、C/N比值和沉积物粒径（grain size）等环境因子通过确定性过程主导群落组装，其中互花米草沼泽（SAs）的环境过滤作用最强。研究首次在大尺度上证实原生生物可作为海岸带生态健康的敏感指示者（bioindicators），为湿地生态系统人为干扰的微生物响应机制提供了新见解。

　　

INTRODUCTION

原生生物（protists）作为排除植物、真菌和动物的真核微生物，在海岸带湿地生态系统的生物地球化学循环中扮演关键角色。它们通过调控微生物周转、影响养分有效性及介导营养级联反应，直接参与碳 sequestration（如光合自养型phototrophs）和氮转化过程。近年来，中国东南沿海湿地经历了从天然泥滩（MFs）到互花米草（Spartina alterniflora）沼泽（SAs）及水产养殖塘（APs）的剧烈生境转变，但此类转变对沉积物原生生物群落的影响尚不明确。本研究通过跨5省份21个湿地的系统采样，结合扩增子测序技术，首次揭示生境转变下原生生物的多样性模式、功能群重组及群落组装机制。

RESULTS

Sediment physicochemical properties in different habitat types

生境转变显著改变了沉积物理化性质。互花米草入侵使土壤有机碳（SOC）、NH₄⁺-N、NO₃^?-N和微生物生物量氮（MBN）含量显著上升（P < 0.001），而水产养殖塘开垦则降低SOC、NH₄⁺-N和NO₃^?-N，同时提升SO₄^2?浓度（P < 0.001）。pH、Cl^?、盐度（salinity）、粒径组成（clay/silt/sand）等参数在三种生境间无显著差异。

Diversity and community structure of protists in different habitat types

从179个沉积物样本中鉴定出3,391个原生生物ASVs。生境转变未引起α多样性（丰富度与Shannon指数）显著变化（图1A、C）。随机森林分析显示，盐度、Cl^?和C/N比值是驱动多样性的关键因子，其中丰富度与Shannon指数均与Cl^?（P < 0.01）和盐度（P < 0.01）负相关，与C/N比值（P < 0.01）正相关（图2）。主坐标分析（PCoA）表明群落结构在生境间存在部分重叠，但PERMANOVA、ANOSIM和MRPP均证实水产养殖塘与原生生境（泥滩和互花米草沼泽）间群落组成差异显著（表1）。Mantel检验进一步揭示盐度是塑造群落结构的首要环境因子（Mantel r = 0.227, P < 0.001）。在分类水平上，泥滩与互花米草沼泽以 Tubulinea 为优势类群（相对丰度30.78%–32.34%），而水产养殖塘中 Cercozoa 显著上升至28.41%（P < 0.01）。

Functional groups of protists and their environmental drivers

消费者（consumers）在三种生境中均为优势功能群（相对丰度60.30%–68.54%）。互花米草入侵使光养型原生生物相对丰度从19.96%降至11.20%（P < 0.01），而水产养殖改造后回升至16.70%（P < 0.05）（图4C）。寄生型（parasites）丰度无显著变化。沉积物粒径（clay/silt/sand）是消费者与光养型功能群的主要环境驱动因子；二次回归显示消费者丰度与粒径比例呈驼峰型关系，光养型则呈U型趋势（图5）。寄生型群落的分布主要受SO₄^2?和沉积物含水量（SWC）影响。

Distance-decay relationships and community assembly mechanisms

距离衰减关系（DDR）分析表明，泥滩与互花米草沼泽中群落相似性随地理距离增加显著下降（P < 0.05），且互花米草沼泽的DDR斜率（0.00003）陡于泥滩（0.00002），反映植物入侵加剧了空间周转（图6）。通过修正随机性比率（MST）评估群落组装机制，发现三种生境中MST值均低于50%，表明确定性过程占主导地位。互花米草沼泽的MST值显著低于泥滩与水产养殖塘（P < 0.001），说明其环境过滤作用最强。

DISCUSSION

Effect of habitat change on the diversity and community structure of protists

生境转变虽未显著改变原生生物α多样性，但盐度与C/N比值通过直接（渗透压调节）和间接（改变猎物群落）途径成为多样性关键预测因子。群落结构对生境转换响应敏锐，尤其在水产养殖塘中 Cercozoa 的崛起凸显其对环境波动的适应力。盐度作为核心环境过滤器，通过调节微生物互作网络与营养动态，主导群落重构。

Effect of habitat change on protistan functional groups

消费者功能群的优势地位印证了其在湿地微生物食物网中的核心作用。光养型原生生物在互花米草入侵后的衰减可能与植物冠层遮光效应相关，而水产养殖塘中其丰度回升则源于管理活动对沉积物透光性的改变。沉积物粒径通过调控孔隙结构、水分运移及猎物可及性，以非线性方式塑造功能群分布格局。

Effect of habitat change on DDRs and assembly processes of protistan communities

互花米草入侵通过增加根系分泌物与凋落物输入的微生境异质性，强化了空间周转与确定性组装过程。水产养殖塘虽因人为管理导致环境均质化（DDR不显著），但高浓度SO₄^2?仍作为强环境过滤器维持确定性组装优势。这表明人为干扰虽削弱地理隔离效应，但特定环境压力仍可驱动群落定向演替。

MATERIALS AND METHODS

研究涵盖中国东南沿海5省份21个湿地站点，采集泥滩、互花米草沼泽与水产养殖塘表层沉积物（0–20 cm）共189份样本。通过18S rRNA基因扩增子测序（引物TAReuk454FWD1/REV3）解析原生生物群落，使用PR2数据库进行分类注释与功能群划分。统计分析包括多样性指数计算、随机森林建模、Mantel检验、DDR分析及MST计算，以揭示环境因子与群落参数的关联机制。

ACKNOWLEDGMENTS

研究受国家自然科学基金（42377301, 42407416）与福建省自然科学基金（2024J09031）资助。