墨西哥湾大陆架藻类生物多样性分布格局与群落结构研究

本刊推荐：为填补墨西哥湾(GoMx)藻类生物地理研究空白，研究人员系统评估了该区域大陆架藻类生物多样性分布。通过整合GBIF、OBIS和SNIB-CONABIO数据库的21792条记录，运用稀化法(ES15)和校正加权特有种指数(CWE)分析，发现除得克萨斯-路易斯安那陆架外，预期物种丰富度呈均匀分布，特有种水平普遍较低。研究识别出6个空间结构化的藻类群落，其分布格局与已有生态区划高度吻合，为建立区域生物地理基线提供了关键依据。

　　

在广阔的墨西哥湾海域，藻类作为海洋生态系统的初级生产者，不仅贡献了全球50-70%的氧气产量，还构建了如海藻林和漂浮马尾藻岛等重要栖息地。然而，尽管该区域具有复杂的地质历史和海洋动力学特征，针对藻类生物多样性分布的大尺度生物地理研究始终存在明显空白。以往的研究多局限于局部区域，未能从整体视角揭示大陆架藻类的分布规律，这严重制约了我们对区域生物地理格局的认知和管理保护策略的制定。

发表于《Regional Studies in Marine Science》的这项研究，首次系统评估了墨西哥湾及邻近水域大陆架藻类的生物多样性分布格局。研究人员通过整合全球生物多样性信息设施(GBIF)、海洋生物地理信息系统(OBIS)和墨西哥国家生物多样性信息系统(SNIB-CONABIO)三大数据库，获得了21792条经过严格质控的藻类出现记录。研究采用稀化方法计算预期物种丰富度(ES15)，运用校正加权特有种指数(CWE)评估特有种分布，并通过基于Jaccard指数的层次聚类和主坐标分析(PCoA)识别藻类群落结构。

关键技术方法包括：从多源数据库获取绿藻门、不等鞭毛门、红藻门和草绿藻门的物种出现记录；使用CoordinateCleaner包进行数据清洗和验证；以200米等深线界定大陆架范围；采用稀化法消除采样努力量不均的偏差；通过加权特有种指数和空间约束的Ward层次聚类分析生物地理格局。

3.1. 藻类丰富度和特有种性

研究共记录765种藻类。除礁区和得克萨斯-路易斯安那陆架外，采样努力量在整个研究区域呈现均匀分布。原始物种丰富度与采样努力量呈强相关(Spearman rho = 0.96)，而预期丰富度分布均匀且与采样努力量无显著相关(Spearman rho = 0.65)。特有种性在整个研究区域普遍较低，仅路易斯安那和得克萨斯近海的两个位点显示较高值，且不受采样偏差影响。

3.2. 藻类群落

在k=4的聚类水平下，识别出"尤卡坦"、"韦拉克鲁斯"、"佛罗里达"和"过渡"四个群落。"尤卡坦"群落分布于尤卡坦半岛和塔巴斯科、韦拉克鲁斯州西部海域；"韦拉克鲁斯"群落沿韦拉克鲁斯海岸分布，藻类组成独特；"佛罗里达"群落局限于佛罗里达半岛南部，与"尤卡坦"群落存在亲缘关系；"过渡"群落呈不连续分布。当k=5时，"过渡"群落分裂产生"塔毛利帕斯"群落；k=6时进一步分化出"得克萨斯"群落，其特征是独特的藻类组成，仅与"过渡"群落相关。

研究结果表明，墨西哥湾大陆架藻类多样性呈现明显的空间结构化格局。预期丰富度的均匀分布反映了沿岸环境的可及性和研究历史的影响，而得克萨斯-路易斯安那陆架的低丰富度可能与该区域高沉积率、低盐度和浑浊度形成的"死亡区"有关。特有种性普遍较低的现象支持了浮游和漂流藻类具有高扩散率的假设。

群落分析揭示了与地质历史和海洋环流密切相关的生物地理格局。"佛罗里达"和"尤卡坦"群落的相似性印证了两半岛之间存在历史联系的假说，可能与喀斯特地貌、环流影响及地质历史上的陆桥连接有关。"韦拉克鲁斯"群落的独特性可能受河流输入和上升流系统的影响；"塔毛利帕斯"群落与拉古纳马德雷湖的超盐环境相关，体现了热带与暖温带环境的过渡特征；而"得克萨斯"群落的不连续分布模式暗示了得克萨斯-路易斯安那陆架与尤卡坦陆架边缘之间存在生物连通性。

这项研究建立了墨西哥湾藻类生物地理研究的基准框架，证实了藻类群落分布与已有生态区划的高度一致性。研究方法特别是稀化法和校正加权特有种指数的应用，为处理采样偏差问题提供了有效方案。未来研究应着重增加采样覆盖度、探索藻类对环境变化的宏观生态响应，并通过与其他生物类群的比较验证已识别的群落格局。这些发现不仅深化了对墨西哥湾海洋生物地理格局的理解，也为区域海洋保护区的规划和生态系统管理提供了科学依据。