热浪与污染双重胁迫下城市水体有壳虫群落动态的水文梯度驱动机制

本研究针对2022年中国极端热浪事件，通过分析深圳城市池塘水文梯度下39种有壳虫(Testate amoebae)的群落动态，揭示水深度(解释水相群落变异13.4%)和pH值(解释沉积相变异22.6%)为核心驱动因子，发现随机过程(水相78.8%/沉积相69.3%)主导群落构建，为城市水体微生物响应气候灾害提供新见解。

　　

随着全球气候变化加剧，2022年中国遭遇了自1961年以来最严重的极端热浪事件，重庆北碚气温高达45.0°C。这种极端气候事件不仅造成显著的社会经济损失，更对城市水生生态系统产生深远影响。城市水体作为生物多样性保护的关键载体，其微生物群落对环境变化的响应机制却鲜有研究。特别是具有生态指示作用的有壳虫(Testate amoebae)——这类带壳的变形虫原生生物，它们通过外壳形态可精确鉴定物种，在调节生物地球化学循环中扮演重要角色。

深圳大学（根据基金项目"Shenzhen First Class Discipline Construction Fund"推断）的研究团队选择深圳三处相连的城市池塘（总梯度0.14公里）作为天然实验场，在热浪高峰期（2022年6月13-30日）开展研究。通过采集60份水体和沉积物样本，结合27项微环境因子（含5项气象参数WC、8项空气质量参数AQ、14项水质参数WQ），首次揭示了热浪-污染-水文梯度三重胁迫下有壳虫群落的响应规律。论文发表于《Water Research》期刊。

研究采用中性群落模型(Neutral model)和变异分配分析(VPA)等方法，重点解析了：（1）沿水文梯度的环境参数变异特征；（2）有壳虫α/β多样性变化；（3）确定性过程与随机过程的相对贡献。样本分析涵盖水体悬浮相和沉积相，通过显微镜检鉴定到39个物种，较热浪前增加5个新记录种。

热浪影响下的环境梯度变异
监测数据显示，三处池塘（UP/MP/DP）微环境呈现显著差异：水体温度达32.22±0.21°C，溶解氧降至4.34±0.12 mg/L，形成明显热缺氧状态。空气质量指数(AQI)高达84.67±3.28，PM_2.5浓度达35.67±1.45 μg/m³，显示大气污染协同作用。水文参数中，水深（0.38-1.02m）和pH（6.71-7.89）变异最显著。

有壳虫群落动态特征
物种丰富度呈现"水低泥高"格局（水体9±1种 vs 沉积物16±1种），绝对丰度差异达两个数量级（水体30±5 ind./mL vs 沉积物2,500±430 ind./mL）。优势种如Arcella discoides和Euglypha strigosa在沉积相占比超60%，而Difflugia oblonga等表现出水温敏感性。

驱动机制解析
VPA分析表明：空气质量(AQ)对沉积相群落变异的解释度最高（20%），其次是水质参数(WQ,15.5%)和气象因素(WC,11%）。中性模型显示随机过程贡献率达78.8%（水体）和69.3%（沉积物），标准化效应量(SES)C-score分别为0.732和4.437，证实生态漂变(ecological drift)的主导地位。

三重胁迫响应机制
研究提出：（1）热诱导生理响应：30-35°C促进细胞分裂和外壳形成；（2）毒性应激：PM_2.5吸附重金属引发氧化损伤；（3）低氧胁迫：溶解氧<5mg/L导致代谢重构。这些机制共同塑造了群落的耐热-耐污功能性状谱。

该研究首次量化了极端气候事件下城市水体微生物的响应阈值，为"大气-水体-沉积物"连续体中的生物监测提供了新范式。发现随机过程的主导性挑战了传统环境决定论认知，提示城市水体保护需兼顾局域环境调控和区域连通性维护。基金支持来自国家自然科学基金(32250410317)和深圳市自然科学基金(20200828181231001)等项目。