纠缠的生态系统：西北西班牙海域大塑料污染对地中海贻贝群落的生理与结构影响

《Frontiers in Marine Science》：Entangled ecosystems: the impact of macroplastic litter on Mytilus galloprovincialis communities in northwestern Spain

本综述通过实验研究揭示了海洋大塑料（>5mm）污染对地中海贻贝（Mytilus galloprovincialis）群落的多层次影响。研究发现，渔线等丝状塑料会显著降低贻贝的呼吸率（18%）和滤水能力（65%），而塑料薄膜则更容易被贻贝群整合到三维结构中。尽管塑料污染未显著改变附生动物多样性，但通过影响贻贝的生理功能（呼吸率、滤水率）和栖息地结构复杂性（rugosity index），可能对海岸带生态系统服务（如水质净化、碳封存）产生潜在威胁。该研究强调需在群落层面评估塑料与生物的物理相互作用。

　　

引言

塑料污染已成为全球海洋生态系统的重大环境挑战。虽然微塑料研究备受关注，但尺寸大于5毫米的大塑料在海洋环境中同样普遍存在。这类塑料源自陆地（如垃圾填埋场、河流输入）和海洋活动（渔业、航运），每年约有1400万吨塑料进入海洋，其中70%最终沉积在海底栖息地。大塑料可通过改变栖息地结构、阻碍生物摄食呼吸、影响沉积物氧合等途径对底栖生物产生多层次影响。地中海贻贝（Mytilus galloprovincialis）作为重要的栖息地工程师，能形成密集聚集群，具有稳定海岸线、过滤水体、提供生物栖息地等生态功能，是研究大塑料对底栖群落影响的理想模型。

材料与方法

研究在西班牙西北部的维戈河口（Ría de Vigo）展开，该区域是欧洲最具生产力的河口系统之一，也是贻贝养殖的热点地区。实验采用完全因子设计，将30只贻贝（壳长3.5-4.0厘米）与两种常见塑料（聚乙烯购物袋薄膜和尼龙渔线）以不同丰度（低：20%贻贝总表面积；高：40%）组合成35个实验群体。塑料添加量通过标准化公式计算：渔线长度（cm）=（贻贝总表面积×X）/（2πr），薄膜面积（cm²）=（贻贝总表面积×X）/2（X：低=0.2，高=0.4；r为渔线半径）。实验分为两个阶段：为期1周的实验室聚集阶段（17°C，12小时光暗循环），使贻贝通过足丝附着形成稳定聚集；随后进行4周的海上暴露阶段（水深1.5米），模拟自然环境影响。

测定指标包括：

1. 1.
   生理性能：滤水率通过监测9升水族箱中雷氏藻（Rhodomonas lens）细胞浓度变化计算（F = V × b，其中V为体积，b为半对数浓度-时间斜率）；呼吸率通过密封水族箱中30分钟内氧气浓度下降斜率计算（R = b × V），并采用异速生长系数（0.75）标准化至1克干重。
2. 2.
   身体条件指数（BCI）：BCI = 软组织干重（W）/ 壳长（L）³，每组取6只贻贝（中心与边缘各3只）分析。
3. 3.
   结构复杂性：采用二维粗糙度指数（BR）评估，BR = （C₁ × C₂）/ 干重（DW），其中C₁、C₂为沿聚集体顶部轮廓的线长。
4. 4.
   群落效应：通过500微米筛网收集附生移动动物，鉴定至最低分类单元，计算香农多样性指数和物种丰富度。
   数据分析使用R语言进行双向方差分析（ANOVA）和PERMANOVA。

结果

总颗粒物（TPM）滞留量未受塑料处理显著影响。生理性能方面，高量渔线处理组贻贝呼吸率比对照组降低18%，滤水率降低65%；低量渔线组滤水率降低40%。薄膜处理组滤水率接近对照组，BCI在所有处理中无显著差异。结构复杂性显示，低塑料量处理组（尤其是渔线）的粗糙度指数最高，而高塑料量处理组复杂性降低。附生动物群落的香农指数、物种丰富度和组成均未出现显著变化。

讨论

本研究首次系统揭示了大塑料通过物理干扰对贻贝群落产生的亚致死效应。丝状塑料（如渔线）易缠绕贻贝鳃部或外套腔，限制壳瓣运动，减少水流交换，从而导致呼吸和滤水能力下降。行为学观察表明，贻贝能通过足部运动整合或排除塑料：薄膜易被整合到聚集结构中，而渔线则难以去除。低量塑料可增加栖息地异质性，但高量塑料会约束贻贝运动，降低结构复杂性。尽管短期（4周）暴露未显著影响附生动物多样性，但长期暴露可能导致群落级联效应。研究强调需将塑料形态（薄膜vs.丝状）和丰度纳入海岸带生态系统风险评估，尤其关注贻贝床等生物成因栖息地的生态服务功能稳定性。

未来研究应延长实验周期，评估塑料污染对碳封存、营养循环等生态系统服务的长期影响，并拓展至牡蛎礁、海草床等类似栖息地的比较研究。