入侵藻类Caulerpa taxifolia的成功机制：原生海草生物量与繁殖体压力通过地下微生物群落的介导作用

为解决入侵藻类Caulerpa taxifolia在海洋生态系统中的扩散机制问题，研究人员通过野外调查和操控实验，探讨了原生海草Zostera muelleri生物量、入侵藻类繁殖体压力及地下微生物群落的交互作用。研究发现，高海草生物量通过改变根际微生物群落（如硫代谢菌Desulfatitalea和固氮菌Thiodiazotropha）抑制入侵藻类定植，而高繁殖体压力加剧种内竞争。该研究揭示了地下生态过程在生物入侵中的关键作用，为海岸带生态修复提供理论依据。

　　

海洋生态系统中，生物入侵正以惊人的速度威胁着原生生物多样性和生态系统功能。其中，绿藻Caulerpa taxifolia因其极强的入侵能力被称为"海洋杀手"，在全球范围内取代原生海草床，导致栖息地退化。尽管已有研究表明海草床可通过竞争光资源抵抗入侵，但地下微生物群落如何介导这一过程仍是未解之谜。更棘手的是，人类活动造成的海草床破碎化与船舶锚链带来的繁殖体压力形成双重胁迫，使得入侵机制愈发复杂。

澳大利亚悉尼大学、新南威尔士大学等机构的研究团队在《Biological Invasions》发表的研究，首次系统揭示了原生海草Zostera muelleri生物量、入侵藻类繁殖体压力与地下微生物群落的三角关系。通过Careel Bay的野外梯度调查和为期5周的操控实验，结合16S rRNA扩增子测序和PICRUSt2功能预测，发现高海草生物量通过塑造好氧根际微环境（富集固氮菌Thiodiazotropha）抑制Caulerpa定植，而高繁殖体压力会触发入侵藻类的种内竞争。这一发现为海岸带生态管理提供了新视角——维持完整海草床可能是最经济的生物防控策略。

研究采用三项关键技术：1) 跨梯度野外采样（覆盖0-90%海草盖度），同步采集根际与沉积物样本；2) 双因素操控实验（设置4/8个片段两种繁殖体压力）；3) 微生物组分析（V1-V3区测序，GTDB数据库注释）。通过Malvern激光粒度分析仪和LOI法测定沉积物特性，ImageJ量化藻类形态特征。

主要结果
1. 沉积物与微生物剖面分析
海草与入侵藻类根际微生物群落差异显著：Caulerpa富集厌氧菌Desulfobulbia（相对丰度35%），而海草根际以好氧菌Gammaproteobacteria（20%）为主。功能预测显示，海草根际的硫酸盐还原（高28.9%）和反硝化途径（高84.6%）更活跃，而Caulerpa促进同型乳酸发酵（高32.3%）。

2. 生物量梯度效应
当Caulerpa生物量达3g干重时，海草根际的硫氧化菌Thiodiazotropha丰度下降57%。关键菌属Desulfatitalea在Caulerpa根际的丰度比海草高98%，且随海草生物量增加而减少，表明微生物介导的资源竞争。

3. 繁殖体压力实验
高繁殖体压力（8片段）下，海草生物量每增加1g，Caulerpa生物量降低0.15g（p<0.0001），且藻体匍匐茎长度缩短21%。低压力组（4片段）的抑制效应减弱40%，证实种内竞争与种间竞争的协同作用。

这项研究突破性地揭示了地下生态过程在生物入侵中的双重调控机制：一方面，完整海草床通过根际氧化微环境和功能菌群构建"微生物防火墙"；另一方面，高繁殖体压力会自我削弱入侵优势。这解释了为何受扰动海草床更易被Caulerpa侵占，也为基于微生物组的生态修复提供了新靶点（如人工引入Thiodiazotropha）。研究团队特别指出，船舶锚链等人类活动造成的局部扰动会形成入侵热点，建议在保护区实施海草根际保护措施。该成果为理解"入侵悖论"（高繁殖体反而降低成功率）提供了地下生态视角，对全球海岸带管理具有普适意义。