海草床生态状况的生态指标:以空间占用效率为参考

【字体: 时间:2025年05月26日 来源:Ecological Indicators 7.0

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  当前用于反映海草生态状况的指标(如株密度、生物量)有效性遭质疑。研究人员调查法国多海岸海草床,测试多种生长特征反映承载能力的能力,发现 dgrass与生物变量的相关性等,为海草床生态评估提供新方向。

  在蓝色的海洋世界里,海草床宛如 “海底草原”,不仅是众多海洋生物的家园,还肩负着碳汇、沉积物稳定等重要生态使命。然而,这些脆弱的生态系统正面临着污染、富营养化等多重威胁,其生态状况的准确评估成为保护工作的关键。传统上,人们常用株密度(shoot density)、生物量(biomass)等指标来衡量海草床的健康,但近年来,这些指标的有效性不断受到质疑,比如株密度与生物量的关联并不稳定,且不同物种对环境的响应差异显著。如何找到更可靠的指标来反映海草床的真实生态状态,成为科研人员亟待解决的问题。
为了破解这一难题,来自法国的研究团队开展了一项具有创新性的研究。他们聚焦于法国英吉利海峡、大西洋和地中海沿岸的海草床,以两种典型海草物种 —— 大叶藻(Zostera marina, ZM)和诺氏海草(Nanozostera noltei, NZN)为研究对象,旨在探索能够准确反映海草床承载能力和生态状况的指标。这项研究成果发表在《Ecological Indicators》上,为海草床的保护与管理提供了新的视角和科学依据。

研究人员采用了多项关键技术方法。首先,通过测量海草群落与种间边界线(interspecific boundary line, IBL)的距离(dgrass),评估海草的空间占用效率,该指标基于全球最有效率植物的生物量 - 密度关系构建。其次,运用有序标度法对海草床的生态状况进行分级,并通过主成分分析(PCA)、相关性分析等统计方法,探究 dgrass与其他生物变量(如叶面积指数、藻类覆盖度等)的关联。此外,还对沉积物粒度、有机碳含量等环境因子进行了分析。

3.1 海草群落与种间边界线的距离


研究发现,在生长旺季(夏季和秋季),NZN 海草床的 dgrass值普遍小于 ZM 海草床,表明其空间占用效率更高。但两者的 dgrass值在冬季均显著升高,可能与低温环境抑制海草生长有关。不同站点的表现差异明显,如 Dinard 的 ZM 海草床空间占用效率最高,而 Thau 的 ZM 海草床效率最低;Thau 的 NZN 海草床效率最高,Arcachon 的 NZN 海草床效率最低。

3.2 基于空间占用效率的海草床分类


通过有序标度分类,ZM 海草床中 Dinard 站点的综合效率最高(平均得分 3.5),Thau 站点最低(1.5);NZN 海草床中 Thau 站点效率最高(3.5),Arcachon 最低(1)。动态区域的海草床效率往往高于稳定区域,显示出年轻群落可能具有更强的资源竞争能力。

3.3 dgrass与生物变量的相关性


dgrass与叶面积指数(leaf area index, LAI)、相对覆盖度(relative cover)呈强负相关,而与地上 / 地下生物量、株密度呈中等负相关,这表明 LAI 和相对覆盖度能更敏感地反映海草床的生态状况。附生动物(epifauna)和内生动物(endofauna)的分布与藻类覆盖度、海草生长特征密切相关,例如附生动物生物量与藻类生物量正相关,而内生动物密度与海草 LAI 正相关。

3.4 沉积物粒度的站点间差异


沉积物结构对海草生长和藻类竞争有显著影响。Dinard 站点的细沙比例较高,藻类覆盖度较低,海草生长状况良好;而 Thau 和 Gulf of Morbihan 站点的粗沙比例高,藻类更容易定植,抑制了海草的空间占用效率。这表明沉积物粒度可能通过调节资源竞争影响海草床的生态平衡。

3.5 海草叶组织的化学计量学


ZM 和 NZN 叶片的碳氮比(C:N)显示,Thau 站点的 ZM 海草在夏季面临氮限制(C:N<15),而 Dinard 和 Thau 的 NZN 海草 C:N 接近 20,处于健康状态。C:N 比值与海草的养分吸收和生长效率密切相关,可作为评估海草营养状况的辅助指标。

这项研究揭示了海草床生态状况评估的新方向:空间占用效率(以 dgrass为表征)可作为核心参考指标,而叶面积指数(LAI)和相对覆盖度因其易测量性和强相关性,可作为替代传统指标的优选。同时,研究强调了沉积物结构、温度、养分等环境因子对海草生长的重要性,以及附生 / 内生动物群落与海草 - 藻类竞争的复杂关联。这些发现为海草床的保护管理提供了关键科学依据,提示在制定保护策略时,需综合考虑物种特性、环境背景和群落相互作用,采用站点特异性指标进行生态评估。未来研究可进一步结合环境压力因子(如富营养化、渔业活动),完善海草床保护的整体框架,助力全球海洋生态系统的可持续管理。

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