夜间人工光照对马德拉岛海洋早期硬质底群落的塑造作用：生物多样性与群落结构的改变

《Marine Pollution Bulletin》：Artificial light at night shapes marine early hard-bottom communities in Madeira Island, NE Atlantic

本研究针对夜间人工光照(ALAN)对海洋生态系统的潜在影响，通过在马德拉岛海域开展实地实验，探究了不同光谱组成（白光和黄光）的ALAN对早期硬质底群落形成过程的影响。研究发现ALAN显著改变了群落组成，提高了物种丰富度但降低了均匀度，特别是促进了水螅体Pennaria disticha的增殖而抑制了红藻Polysiphonia sertularioides的生长。该研究首次系统揭示了ALAN对浅海底栖群落的塑造机制，为沿海光污染治理提供了重要科学依据。

　　

当夜幕降临，沿海地区的灯光逐渐亮起，这些夜间人工光照(ALAN)不仅改变了人类的夜生活，更对海洋生态系统产生了深远影响。随着LED照明技术的普及，ALAN已成为全球性的环境问题，其生态效应日益受到关注。在海洋环境中，硬质底群落作为沿海生态系统的重要组成部分，支撑着丰富的固着生物多样性和早期演替过程，是研究环境变化的理想指示系统。然而，目前关于ALAN对海洋群落水平影响的研究仍较为缺乏。

在这项发表于《Marine Pollution Bulletin》的研究中，科研团队选择葡萄牙马德拉岛海域作为实验地点，开展了一项创新的实地研究。研究人员通过布设PVC定殖板，模拟不同光谱特征的ALAN条件（包含白光和黄光两种处理），系统观察了为期12周的群落形成过程。实验设计包含三个处理组：白光照射(30 lx)、黄光照射(30 lx)和黑暗对照，每组设15个重复，通过精密的光照控制系统确保实验条件的稳定性。

研究团队采用了一系列先进的技术方法，包括使用高光谱辐照度辐射计测定光源光谱特征，通过标准化定殖板法监测群落发育，结合CPCe图像分析软件进行物种定量分析，并运用PERMANOVA等多元统计方法评估群落结构差异。这些方法的综合运用确保了研究结果的科学性和可靠性。

3. 结果

实验结果显示，ALAN显著改变了硬质底群落的组成和结构。暴露于夜间光照的群落物种丰富度显著提高（黄光组平均16.7种，白光组15种，对照组12.3种），但群落均匀度显著降低。特别值得注意的是，水螅体Pennaria disticha在光照条件下丰度显著增加，而红藻Polysiphonia sertularioides则在黑暗对照组中更为丰富。群落相似性分析表明，光照处理组与对照组之间存在明显分异，而不同光谱处理组之间群落组成较为相似。

4. 讨论

本研究首次系统揭示了ALAN对海洋硬质底群落的塑造作用。研究发现ALAN不仅影响单个物种的丰度，更通过复杂生态过程改变整个群落的组成结构。特别值得关注的是，在ALAN暴露群落中出现的多个物种（如Celleporaria inaudita、Watersipora subtorquata等）均为马德拉岛的外来物种，这提示ALAN可能促进外来物种的定殖，对沿海生态系统构成潜在威胁。

研究结果对沿海管理具有重要启示。一方面，ALAN导致的生物污损增加可能加重航运和港口设施维护负担；另一方面，ALAN可能通过改变群落结构影响海洋生物入侵过程。尽管研究发现减少蓝光成分并未显著减轻ALAN的生态影响，但这为制定光污染缓解策略提供了重要参考。未来研究需要进一步探索ALAN影响群落动态的具体机制，以及不同光照参数（强度、时序等）的生态效应，为沿海光污染治理提供更全面的科学依据。

这项研究不仅深化了我们对ALAN生态效应的认识，也为沿海生态系统管理提供了重要科学支撑。随着沿海地区光污染的持续加剧，理解并缓解其生态影响已成为当前海洋环境保护的迫切任务。