半封闭海湾集约化海水养殖驱动微生物群落与生活史策略的演变：中国三沙湾案例研究

本研究揭示集约化海水养殖通过改变营养输入，显著影响半封闭海湾（以中国三沙湾为例）微生物群落结构、功能及组装机制。通过对比富营养化海湾与自然海域（东海），发现养殖活动促进r-策略者（copiotrophs）增殖，增强氮/碳循环功能基因及抗生素抗性基因（ARGs）扩散，并推动微生物生活史策略从K-策略向r-策略转变。该研究为评估人类活动对海岸带生态系统的干扰提供了新机制见解。

　　

Highlight

集约化海水养殖改变微生物多样性及群落组成

与相对未受干扰的东海（ECS）生态系统相比，三沙湾（SSB）表现出显著更高的微生物丰度、Chao1丰富度、香农多样性、群落水平生态位宽度和系统发育多样性（图3A-E）。这一模式符合“生产力/资源假说”，即初级生产力和资源可用性的增加支持更大的种群规模和更高的物种共存。在三沙湾，集约化海水养殖活动通过残留饲料和鱼类粪便输入大量有机营养物质，从而显著提高微生物α多样性。

此外，基于Bray-Curtis距离的PCoA和NMDS分析显示，SSB和ECS的沉积物微生物群落形成明显分离的簇（图3F-G），表明养殖活动强烈改变了微生物群落结构。在门水平上，SSB中变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidota）和放线菌门（Actinobacteriota）的相对丰度较高，而绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteriota）和硝化螺旋菌门（Nitrospirota）在ECS中更为丰富（图3H）。在属水平上，SSB中包括海杆菌属（Marinobacter）、假交替单胞菌属（Pseudoalteromonas）和弧菌属（Vibrio）在内的多个r-策略类群显著富集。这些类群以快速生长、高营养响应性和 opportunistic 生活方式为特征。

Conclusion

我们的结果揭示了集约化海水养殖对海岸带海湾微生物群落的多样性、功能潜力和生活史策略的深远影响。尽管三沙湾的营养富集促进了快速生长的r-策略微生物的增殖，但这种微生物群落的转变可能会削弱微生物组合缓冲环境变异和维持关键生物地球化学过程的长期能力。在此背景下，由养殖驱动的选择压力可能导致微生物功能冗余性的丧失和生态系统恢复力的下降。因此，未来研究应重点关注微生物生活史策略如何调节海岸带生态系统的多功能性和稳定性，尤其是在持续人为干扰的条件下。这些见解对于制定可持续的海水养殖实践和海岸带管理策略具有重要意义。