国际海事组织压载水D-2标准对浮游动物建立概率的抑制效应评估：基于中宇宙实验的实证研究

本研究通过大型中宇宙（mesocosm）实验验证国际海事组织（IMO）压载水D-2标准（要求排放水体中≥50 μm生物存活密度<10个/m3）对非本土浮游动物Bythotrephes建立概率的影响。实验表明建立概率与接种密度呈非线性关系，低于IMO标准时风险显著降低，但未完全消除入侵风险，为压载水管理提供了关键科学依据。

　　

Highlight

我们的研究首次通过大规模中宇宙实验量化了国际海事组织（IMO）压载水D-2标准对浮游动物入侵风险的抑制效果。实验证明即使符合现行标准（<10个/m3），入侵物种Bythotrephes仍存在显著建立概率，这对全球压载水管理政策具有重要警示意义。

Methods

我们于2021和2022年开展了两项新的中宇宙实验，并与2015年Branstrator等人报道的四组实验数据整合分析。新实验延续了先前的研究设计，但在关键参数上进行了优化：实验水体均取自苏必利尔湖杜鲁斯-苏必里尔港，使用刺胞动物Bythotrephes（甲壳纲：枝角目：爪足亚目）作为模式入侵物种，通过控制接种密度（0.5-20个体/m3）模拟不同水平的传播压力（propagule pressure）。每轮实验持续2周，以种群繁殖输出量作为建立概率的代理指标。

Results

2021-2022年实验数据显示：经历2周实验后，各中宇宙中Bythotrephes的平均存活率为32.6±24.2%（范围0-80%）。不同接种密度组（低/中/高）间的存活率无显著差异（p>0.05）。最重要的是，建立概率与接种密度呈现非线性关系——当释放密度<10个/m3时风险显著下降，而>10个/m3时风险曲线趋于平缓并接近100%建立概率。这一规律与IMO-D2标准临界值高度吻合。

Discussion

大量理论与实验证据表明传播压力（propagule pressure）与非本土物种建立概率存在正相关关系。本研究通过中宇宙实验首次绘制出Bythotrephes的风险-释放（risk-release）定量关系曲线，证明IMO标准虽能显著降低风险但未能完全消除。值得注意的是，Bythotrephes作为孤雌生殖周期短（约1周）、种群增长能力强的"最坏情景入侵者"，其建立概率可能高于其他物种。中宇宙实验虽能模拟真实环境条件，但仍存在规模限制和生物互作简化等局限性，未来需结合多物种互作模型进行更全面评估。

Conclusion

IMO D-2标准将压载水生物排放密度控制在<10个/m3能有效降低但无法杜绝入侵风险。对于Bythotrephes这类高繁殖力物种，即使单个雌体仍可能建立种群。建议压载水管理政策需考虑物种特异性风险，并进一步开展多营养级中宇宙实验以完善风险评估体系。