由陆海相互作用驱动的百年尺度水位波动：来自中国南部一个沿海泻湖的硅藻证据

《Marine Environmental Research》：Centennial-scale water level fluctuations driven by land-sea interactions: Diatom evidence from a coastal lagoon in South China

潟湖硅藻水深重建研究揭示珠江口平海潟湖近150年水深三阶段演变：1860-1940年因沙堤发育和半封闭化水深从2.85m降至1.06m；1940-2010年随区域海平面上升至2.50m；2010年后因淤积和污染导致再次变浅。首次建立南方沿海潟湖硅藻-水深定量模型（R2=0.82），为海平面上升与人类活动协同影响下的海岸带管理提供科学依据。

　　全球海平面上升是近年来气候变化的显著表现之一，其对沿海环境管理提出了新的挑战。海平面的变化不仅影响沿海生态系统的稳定性，还可能对人类社会产生深远影响。然而，对于许多沿海地区而言，长期的海平面变化记录仍然十分有限。在这种背景下，研究海平面变化的机制和历史演变，成为理解区域环境动态的重要手段。

沿海泻湖作为陆地与海洋之间的动态界面，对海平面波动尤为敏感。这些水体通常具有复杂的水文和沉积环境，其水位变化受到多种因素的影响，包括潮汐作用、区域海平面背景、沉积物积累以及人类活动等。因此，研究泻湖水位的历史变化，不仅有助于揭示区域海平面变化的特征，还能为评估人类活动对生态环境的影响提供科学依据。

本研究以中国南方典型亚热带泻湖——平清泻湖为例，采用沉积物中的硅藻作为生物指标，重建过去150年内的水位变化。硅藻因其对水体环境变化的高敏感性，已被广泛应用于古环境重建中。通过统计分析表层硅藻群落与环境参数之间的关系，研究人员发现水位是影响硅藻分布的最主要因素。基于这一发现，构建了一个加权平均偏最小二乘法（WA-PLS）转移函数，并将其应用于平清泻湖沉积物柱PQ2的硅藻记录中，从而实现了对过去水位变化的定量重建。

研究结果揭示了平清泻湖水位变化的三个显著阶段。第一阶段，从1860年代到1940年代，水位呈现下降趋势，从约2.85米降至1.06米，平均水位为2.31米。这一变化主要受到沙洲发育和泻湖逐渐半封闭的影响。第二阶段，从1940年代到2010年代，水位快速上升，平均达到2.50米，这一趋势与区域海平面变化相一致。第三阶段，自2010年后，泻湖水位开始变浅，主要由于淤积和污染因素的加剧。这些阶段性的变化不仅反映了自然环境的演变，也揭示了人类活动对泻湖生态系统的影响。

平清泻湖的地理位置使其成为研究海平面变化和人类活动影响的理想场所。该泻湖位于南海北部边缘，其水文特征包括复杂的潮汐动态、显著的盐度梯度和波动的水位变化。这些特征使其与湖泊环境存在明显差异，特别是在长期海平面波动的背景下，泻湖的水位变化对盐度和底栖生物群落的分布和动态产生了深远影响。例如，水位上升通常伴随着海水入侵，改变了泻湖内部的水体盐度结构，进而影响浮游生物和底栖生物的组成与功能。相反，水位下降可能导致污染物集中，增加富营养化风险，从而改变生物多样性与食物网结构。

在本研究中，研究人员利用21个表层沉积物样本，建立了硅藻群落与环境参数之间的统计关系，并开发了一个新的水位转移函数。该函数在沉积物柱PQ2的应用表明，硅藻可以作为有效的生物指标，用于重建过去150年内的水位变化。这一方法不仅适用于平清泻湖，也为其他类似水体的古环境研究提供了新的思路和技术支持。

值得注意的是，尽管转移函数在古环境重建中具有重要价值，但其应用仍面临一些挑战。例如，硅藻化石的代表性、生物响应的非线性特征、环境变量之间的共线性问题，以及训练集梯度的限制等，都可能影响重建结果的准确性。然而，这些局限性并未阻碍硅藻在古环境研究中的广泛应用，特别是在缺乏长期监测数据的区域，硅藻重建仍然是不可或缺的工具。

本研究的意义不仅在于揭示平清泻湖水位变化的历史轨迹，还在于为区域海平面变化、历史陆海相互作用以及人地关系反馈机制提供了新的视角。通过分析过去150年的水位变化，研究人员能够更好地理解当前海平面变化的趋势及其对沿海生态系统的影响。此外，该研究结果也为长期环境监测和适应性海岸管理提供了科学依据，特别是在应对海平面上升和人类活动双重压力的背景下。

在中国南方的珠江口及其周边沿海地区，由于大规模的泥滩填海和工程建设活动，自然环境正经历着显著的改变。这些人为干预不仅影响了区域的地质形态，还对生态系统功能产生了深远影响。平清泻湖作为这一区域的典型泻湖，其水位变化与区域海平面变化、人类活动和沉积过程密切相关。因此，研究其水位变化的历史，不仅有助于评估自然环境的变化趋势，还能为制定可持续的海岸管理策略提供参考。

本研究采用的硅藻转移函数方法，为复杂水文环境下水位变化的定量重建提供了新的技术路径。这种方法在湖泊环境中已有广泛应用，但在沿海泻湖中的应用仍处于探索阶段。通过在平清泻湖中建立这一方法，研究人员不仅验证了其在泻湖环境中的适用性，还为未来在其他类似水体中的应用奠定了基础。

此外，本研究还强调了多学科交叉研究的重要性。通过结合水文、沉积学、生态学和古环境学等多个领域的知识，研究人员能够更全面地理解泻湖水位变化的驱动机制及其对生态环境的影响。这种跨学科的研究方法，有助于揭示自然与人类活动之间的复杂关系，为制定科学的环境管理政策提供理论支持。

在实际应用中，硅藻转移函数不仅能够用于水位变化的重建，还可以用于其他环境参数的推断，如盐度、温度和总氮含量等。这些参数的变化，往往与水位变化密切相关，共同影响泻湖的生态功能。因此，通过重建水位变化，研究人员可以间接推断其他环境参数的变化趋势，从而更全面地评估泻湖生态系统的历史演变。

本研究的成果表明，硅藻作为生物指标，在沿海泻湖的古环境重建中具有重要价值。通过分析硅藻群落的变化，研究人员能够揭示过去150年内的水位波动及其背后的环境和人为因素。这一研究不仅为理解区域海平面变化提供了新的证据，还为评估人类活动对沿海生态系统的影响提供了科学依据。

在未来的研究中，可以进一步拓展硅藻转移函数的应用范围，包括不同类型的泻湖、湖泊和河流系统。同时，结合高分辨率的环境数据和先进的分析技术，如机器学习和多变量统计方法，可以提高重建结果的精度和可靠性。此外，研究硅藻与其他生物指标（如有孔虫和浮游生物）之间的相互作用，也有助于更全面地理解生态系统的变化机制。

总的来说，本研究通过硅藻转移函数的方法，成功重建了平清泻湖过去150年的水位变化，揭示了水位变化的多阶段特征及其驱动因素。这一成果不仅为区域海平面变化的研究提供了新的视角，也为沿海环境管理提供了重要的科学依据。在面对全球气候变化和人类活动带来的多重压力时，此类研究将有助于制定更加科学和有效的环境管理策略，以保护和可持续利用沿海生态系统。