海州湾沿岸生境中原生生物群落的连通性:揭示海岸带生态系统功能的关键微生物纽带

【字体: 时间:2025年06月13日 来源:Marine Environmental Research 3.0

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  本研究针对海岸带生态系统中原生生物(protist)群落对生境异质性和人为压力的响应机制不明的问题,通过高通量测序技术解析中国海州湾河口区(EA)、综合效应区(CEA)和人工鱼礁区(ARA)水体的原生生物多样性格局。研究发现EA底层水体(EA_B)具有最高α多样性(Shannon指数4.84),LEfSe分析鉴定出ARA表层(Pyrrophyta)等生境特异性生物标志物,网络分析揭示ARA_B等关键生态桥梁节点,RDA量化温度等4个环境驱动因子解释23.38%群落变异,为海岸带生态连通性保护提供微生物学依据。

  

在浩瀚的海洋中,肉眼不可见的原生生物(protist)却掌握着生态系统的命脉。这些单细胞真核生物虽然微小,却贡献了海洋50%以上的生物多样性,主导着碳循环、有机质矿化和食物网能量传递等关键过程。然而,随着海岸带开发加剧,人工鱼礁等基础设施改变了自然水文格局,原生生物如何响应这种生境碎片化?它们的群落连通性是否会因此中断?这些问题直接关系到海洋生态系统的稳定性,却因传统形态学鉴定的局限而长期悬而未决。

中国海洋大学等机构的研究团队选择具有典型生境梯度的海州湾作为研究对象,通过18S rDNA V4区高通量测序技术,首次系统揭示了河口区(EA)、综合效应区(CEA)和人工鱼礁区(ARA)水层中原生生物群落的分布规律。研究发现发表在国际期刊《Marine Environmental Research》上的这项成果,不仅破解了海岸带微生物的"迁徙密码",更为生态工程规划提供了科学依据。

研究采用α多样性(Shannon/Simpson指数等)、β多样性(PERMANOVA)、LEfSe生物标志物分析、共现网络分析和冗余分析(RDA)等方法,对海州湾3种生境6个水层(S表层/B底层)的样本进行多维度解析。采样区域涵盖该海域876.39 km2
的典型过渡带生态系统,最大水深12.2 m。

Alpha-diversity metrics
通过α多样性分析发现,EA底层水体(EA_B)展现出惊人的原生生物多样性:Shannon指数(4.84)显著高于CEA表层(3.65)等生境,物种丰富度(836.57)更是冠绝全湾。这一现象揭示了河口底层"生物多样性热点"的存在,可能与潮汐驱动的有机质沉积和分层水体的生态位分化密切相关。

Variation of protist community between habitats
β多样性分析显示人工鱼礁区(ARA)与河口区(EA)群落存在显著分化(PERMANOVA: P=0.02)。LEfSe鉴定出各生境的"微生物身份证":ARA表层以甲藻门(Pyrrophyta)为标志,CEA表层以异鞭毛菌门(Heterokonta)为代表,而EA底层则独有内足虫门(Endomyxa)富集。这些特异性类群的分布格局,生动演绎了"环境筛"效应如何塑造微生物地理格局。

共现网络分析意外发现,尽管不同生境形成特色群落,但ARA_B等节点构成关键的"生态桥梁",维系着整个海湾的微生物连通性。RDA分析进一步量化了温度、盐度、pH和溶解氧四大环境因子,它们共同解释了23.38%的群落变异,其中人工鱼礁区特有的上升流可能是促进垂直连通性的隐形推手。

这项研究首次系统阐释了海岸带原生生物群落的"连通性悖论":生境异质性虽然导致分类学分化,但水文动力和功能冗余维持了生态系统层面的关联。特别值得注意的是,人工鱼礁在加剧生态位分化的同时,其物理结构意外创造了新的垂直连接通道。这些发现为海洋牧场建设提供了重要启示——生态工程应当兼顾"创造多样性"与"保持连通性"的双重目标。

从更广阔的视角看,该研究将原生生物定位为海岸带健康的"微生物晴雨表"。随着气候变化加剧,这些对环境敏感的微观生命体可能率先发出生态预警。研究团队提出的"功能-连通性"评估框架,为保护微生物多样性热点、维持海洋碳汇功能提供了新思路。当我们在海岸线竖起人工设施时,或许应该多问一句:这些改变,微观世界的"居民"是否也能适应?

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