佛得角深海底栖群落特征与脆弱海洋生态系统(VMEs)的识别与保护意义

本研究针对西非边缘深海底栖群落数据匮乏的问题，通过ROV视频分析和机器学习方法，首次系统刻画了佛得角SW海域(1400-2100米)10类底栖群落的空间分布特征，发现海山环境比邻近岛坡具有更高的冷水珊瑚(CWC)密度和物种丰富度，识别出4类符合脆弱海洋生态系统(VMEs)标准的生物群落，为区域海洋空间保护提供了关键科学依据。

　　

深海生态系统因其独特的生物群落和脆弱的生态环境一直是海洋科学研究的重点领域。佛得角群岛作为西北非洲外海的火山群岛，位于大西洋东部生物多样性热点区域，其深海环境受到上升流系统和复杂海底地形的影响，孕育了独特的底栖生物群落。然而，该区域深海生态系统的研究长期处于空白状态，这严重制约了区域海洋保护政策的制定。与此同时，全球范围内对脆弱海洋生态系统(VMEs)的识别存在明显的区域偏差，北大西洋以外海域的数据尤为缺乏。在此背景下，准确刻画佛得角深海底栖群落的组成特征、解析其空间分布格局及环境驱动机制，对于填补区域知识空白、指导海洋保护实践具有重要科学意义。

英国国家海洋中心(National Oceanography Centre)的Beatriz Vinha等研究人员在《Progress in Oceanography》发表了关于佛得角SW海域深海底栖群落的研究成果。该研究基于iMirabilis2航次获取的ROV视频数据，结合多变量回归树(MRT)和随机森林(RF)等机器学习方法，系统分析了1400-2100米深度范围内底栖群落的组成特征及其环境驱动因素，首次绘制了该区域深海生物群落的预测分布图，并评估了其作为脆弱海洋生态系统(VMEs)的保护价值。

研究采用了三个关键技术方法：(1)通过ROV Luso搭载的高清摄像头获取46.5小时海底视频，经BIIGLE软件定量分析后建立包含185个形态种的数据库；(2)利用多变量回归树(MRT)基于深度、地形位置指数(TPI)、溶解氧等13个环境变量识别出10类底栖群落；(3)采用随机森林(RF)分类算法构建预测模型，绘制了研究区首个全覆盖的栖息地分布图，模型准确率达88%。

研究结果部分：

1. 视频分析与区域比较
   通过标准化采样单元(100 m²)分析显示，海山群落(Cadamosto Seamount)的形态种丰富度显著高于岛坡(Brava和Fogo)，其中海山记录155个形态种，最高密度达567个/100 m²的Cladorhizidae海绵群落。

2. 多变量回归树识别的底栖群落
   MRT分析识别出10类群落，深度(1683米)为首要分界阈值。浅层群落(1-3)以铁质岩石为特征，深层群落(4-10)受pH(7.80)和溶解氧(5.52 mL/L)调控，其中群落5在TPI>100的地形高点呈现最高物种多样性。

3. 群落特征与预测分布
   群落3以石珊瑚Enallopsammia rostrata为标志种(最大密度264个/100 m²)，估算80%个体年龄超百年；群落10在NW海山陡坡形成Primnoidae珊瑚花园(167个/100 m²)；群落7则主导岛坡软底区，以海笔Protoptilidae和 holothurian Amperima sp.为特征种。

4. 脆弱海洋生态系统(VMEs)识别
   研究确认4类VMEs指标群落：(1)Cladorhizidae海绵聚集(密度567个/100 m²)；(2)E. rostrata珊瑚花园；(3)以Metallogorgia spp.(50个/100 m²)为代表的八珊瑚-黑珊瑚组合；(4)海笔场。这些群落具有结构复杂性高、恢复周期长等VME典型特征。

5. 人类活动影响
   尽管整体捕捞压力较低，但在CWC高密度区发现3处遗弃渔具，其中E. rostrata个体被渔网缠绕，显示潜在威胁。

在讨论与结论部分，研究强调佛得角海山系统通过地形诱导的水动力过程可能增强食物供给，从而支持更高密度的滤食性生物群落。该成果填补了东大西洋热带海域VMEs知识的空白，提出的群落分类框架为区域海洋保护规划提供了直接科学依据。特别是Cadamosto海山作为目前佛得角唯一未受保护的深海热点区，建议基于预防性原则优先纳入保护网络。研究还指出未来需结合分子生物学手段完善物种鉴定，并开展跨海山的连通性研究以支撑区域保护策略的制定。该成果对实现联合国海洋可持续发展目标(SDG14)具有重要实践价值。