竞争驱动南极威德尔海鲍威尔盆地两种杯形珊瑚形态的空间扩散动态及其共存机制

本研究针对南极深海底栖生态系统中形态相似的橙色与粉色杯形珊瑚（Caryophyllia/Flabellum）的共存机制展开探索。团队通过空间点过程分析（SPPA）揭示：粉色珊瑚在竞争压力下表现出更强的扩散可塑性（ dispersal plasticity），通过增加子代扩散距离（49%）和定居数量（1.54→1.8/亲本）实现共存，而橙色珊瑚则保持稳定的繁殖策略。该研究为无干扰环境下生态相似类群的竞争共存提供了新见解，发表于《Scientific Reports》。

　　

在深邃寒冷的南极威德尔海鲍威尔盆地，2000米深的岩石斜坡上栖息着两种色彩迥异的杯形珊瑚——橙红色与淡粉色形态（可能属于Caryophyllia或Flabellum属）。这片未被冰层扰动和捕食者控制的"生态净土"，为科学家提供了研究生态相似物种共存机制的天然实验室。传统Lotka-Volterra竞争模型认为，生态位相似的物种难以长期共存，但这里却同时存在单一优势群落和混合群落，这背后究竟隐藏着怎样的生存策略？

由剑桥大学、英国南极调查局等机构组成的国际团队，利用RV Polarstern科考船PS118航次拍摄的高分辨率海底图像（36个站点，4976个珊瑚个体），通过空间点过程分析（SPPA）解码了这场"珊瑚战争"的奥秘。研究人员发现，两种珊瑚的分布绝非随机（p_d<0.001），而是遵循着精妙的繁殖竞争法则。

关键技术包括：1）采用海洋底质观测系统（OFOBS）获取26兆像素海底图像，通过激光标尺进行空间校准；2）使用Inkscape软件标注珊瑚坐标和底质类型（巨砾/平坦岩面/碎屑沟）；3）基于R语言spatstat包进行空间点模式分析，拟合完全空间随机（CSR）、异质泊松（HP）、托马斯聚类（TC）和混合异质托马斯聚类（HTC）四种模型；4）通过Diggle拟合优度检验评估模型优劣。

【珊瑚丰度与群落类型】
分析显示，粉色珊瑚（3431个）数量是橙色珊瑚（1545个）的两倍，且分布更广（21个粉色主导站点vs 6个橙色主导站点）。混合群落（Group M）中两者数量均衡（中位数均为52个/站点），但橙色主导站点（Group O）的珊瑚总密度最低（中位数44个/站点），暗示其更强的竞争排斥能力。

【种群生态学】
所有种群均偏离完全空间随机分布（p_d<0.001）。托马斯聚类模型（TC）最优拟合表明，繁殖过程主导空间格局：橙色珊瑚在所有群落类型中保持稳定的聚集模式（7cm内PCF>1），而粉色珊瑚在混合群落中扩散距离显著增加49%（从6.3cm增至9.4cm，p=0.0356），子代数量也从1.54/亲本提升至1.8/亲本。

【繁殖集群参数】
橙色珊瑚表现出"强者恒强"的特质，其最近邻距离在三种群落中保持稳定（8.5-9.2cm）。而粉色珊瑚则展现"柔性竞争"策略——当与橙色珊瑚共存时，通过扩大扩散范围来规避竞争压力。这种可塑性扩散（dispersal plasticity）使其能在强势竞争者面前维持种群，从而提升局部α多样性。

这项研究颠覆了人们对南极深海底栖生态的认知。在缺乏物理扰动（如冰山冲刷）和捕食控制的极端环境下，生物竞争与繁殖策略成为塑造群落结构的关键力量。粉色珊瑚通过"以空间换生存"的策略，与竞争优势更强的橙色珊瑚实现共存，这种动态平衡机制为理解极端环境生物多样性维持提供了新范式。研究还暗示，类似机制可能解释鲍威尔盆地其他固着生物（如Stylasterid珊瑚、海葵等）的斑块状分布格局。这些发现对预测气候变化下深海生态系统的稳定性具有重要意义——当环境扰动改变时，依赖扩散可塑性的共存平衡可能被打破，进而影响整个底栖生态系统的韧性。

（注：PCF指配对相关函数；SPPA为空间点过程分析；CSR为完全空间随机；TC为托马斯聚类过程模型）