巴西亚马逊矿区淡水十足目甲壳动物群落组成与环境参数的关联研究及其生态警示意义

本研究针对巴西卡拉加斯矿区近50年采矿活动对淡水生态系统的持续影响，通过分析Itacaiúnas和Parauapebas河流域十足目甲壳动物群落结构与环境参数（温度、Al/As/Fe/Pb/Mn等金属）的关系，首次揭示高温与金属污染协同导致α/β多样性下降的生态机制。研究采用PERMANOVA、GAMLSS等模型证实采矿活动显著降低甲壳动物丰度，为热带淡水生态系统保护提供关键科学依据。

　　

在亚马逊雨林腹地的卡拉加斯矿区，长达半个世纪的铁矿、锰矿开采活动给Itacaiúnas和Parauapebas河流域带来了深远的生态影响。这片被称为"卡拉加斯镶嵌区"的特殊地带，既是全球生物多样性热点，又蕴藏着巴西最丰富的矿产资源。采矿活动导致的重金属渗漏、水温升高和沉积物污染，正在悄然改变着这里的水生生态系统。尤其值得注意的是，淡水十足目甲壳动物（Decapoda）作为水生食物网的关键环节，既是营养物质循环的"工程师"，又是环境健康的"晴雨表"。然而，这个重要类群在采矿影响下的生存状况却长期缺乏系统研究。

针对这一科学空白，由帕拉联邦大学亚马逊水生生态与渔业研究所领衔的研究团队，在2022年雨季（5月）和旱季（11月）对两个流域的8个采样点（4个采矿影响区、4个对照区）进行了系统调查。通过标准化陷阱采样和沉积物金属分析，研究首次揭示了该区域10种甲壳动物（包括可能新记录的Macrobrachium nattereri和Fredius reflexifrons）的分布格局与环境因子的复杂关系。相关成果发表在《Scientific Reports》上，为热带淡水生态系统保护提供了重要基准数据。

研究采用三项关键技术：1) 标准化采样设计（15个铁架尼龙网陷阱连续12小时捕获）；2) 沉积物金属分析（微波辅助酸消解结合GFAA/FAAS/HG-AAS多方法检测）；3) 多元统计分析（PERMANOVA检验群落差异，GAMLSS模型解析非线性关系，RDA分析物种-环境关联）。所有样本均来自ICMBio特许的联邦保护区，涵盖Trichodactylidae、Palaemonidae和Pseudothelphusidae三个关键科。

Characteristics of the species and study environments
研究发现采矿影响区在雨季呈现As/Fe/Pb/Mn的显著富集（PERMANOVA：p=0.0004），而对照区旱季的Al浓度异常升高（27,968.9±10,637.7 mg/kg）。温度与金属污染的协同效应尤为突出，34.5°C的高温环境与100 mg/kg的Mn阈值共同导致甲壳动物丰度急剧下降（GAMLSS：p=0.0023）。

Composition and total abundance of the crustacean assemblage
尽管群落组成未显示显著时空差异（p>0.05），但采矿影响区的个体丰度中位数（32.0±12.24）显著低于对照区（46.2±12.84）。温度每升高1°C，甲壳动物捕获量减少7.3%（p=0.0003），证实了气候变暖的潜在威胁。

Alpha and Beta diversity of the crustacean assemblage
α多样性随温度升高呈非线性下降（p=0.104），β多样性在高温下也呈现边际显著降低（p=0.0671）。这表明温度升高可能通过改变代谢速率（ecological metabolic theory）加速物种流失，这一发现在气候变暖背景下尤为重要。

Relationship between species abundance and physicochemical variables
RDA分析揭示物种对环境因子的差异化响应：Sylviocarcinus pictus等4种与温度/As正相关（32.01%变异解释度），而Macrobrachium surinamicum等5种则依赖高Al环境。这种生态位分化可能源于砷甲基转移酶基因（arsenite methyltransferase genes）的水平转移差异。

这项研究首次系统论证了采矿活动通过"温度-金属"双重胁迫改变亚马逊淡水甲壳动物群落的机制。特别值得注意的是，虽然十足目动物表现出一定的环境耐受性（如直接发育物种的抗干扰能力），但持续高温与金属污染的协同作用仍可能导致生态功能退化。研究建立的预测模型（如Mn阈值效应）为矿区生态风险评估提供了量化工具，而发现的潜在新分布种（Fredius reflexifrons）则凸显了该区域作为生物多样性避难所的重要性。这些发现不仅为巴西《卡拉加斯镶嵌区管理计划》的修订提供了科学依据，也为全球热带矿区生态保护树立了研究范式。