渤海湾人工礁生态修复成效评估：基于食物网结构与能量通量的定量研究

为评估人工礁对海洋生态系统的修复效果，研究人员以渤海湾觉华岛为研究对象，通过稳定同位素分析（δ13C/δ15N）和能量通量模型，对比人工礁、海草床与沉积物基底三种生境的食物网结构与能量流动特征。研究发现人工礁显著提升初级生产力（浮游植物P/B比达大型藻类的39倍），但营养级传递效率随层级升高递减；海草床能量通量最高（69.37 g m-2 yr-1），双壳类与浮游动物为关键中介物种。该研究为区分人工礁的"聚集效应"与"增殖效应"提供了科学依据，发表于《Estuarine, Coastal and Shelf Science》。

　　

随着全球人口激增和捕捞活动扩张，海洋沿岸生态系统正面临前所未有的压力。栖息地退化和渔业资源衰退已成为全球性难题，而传统修复手段往往难以量化成效。在这一背景下，人工礁作为海洋生态修复的重要工具，其实际效果亟需科学评估——究竟是单纯聚集鱼类（聚集效应），还是真正提升生态系统生产力（增殖效应）？

中国渤海湾觉华岛的研究团队通过创新性整合稳定同位素技术与能量通量模型，首次系统量化了人工礁、海草床和沉积物基底三种生境的生态差异。研究人员采集了包括颗粒有机物（POM）、沉积有机物（SOM）、初级生产者（浮游植物、大型藻类、海草）和消费者（浮游动物、底栖动物、渔业物种）在内的全食物网样本，运用δ¹³C和δ¹⁵N同位素特征构建了营养关系网络，并通过Flux web模型计算能量流动路径。

食物网结构特征
海草床展现出最复杂的食物网拓扑结构，其关键物种日本晚鲈（Lateolabrax japonicus）营养级高达3.79；人工礁区域的虾虎鱼科（Gobiidae）营养级为3.45，显著高于沉积物生境的许氏平鲉（Sebastes schlegelii，3.30）。同位素混合模型显示人工礁生物具有更广泛的碳源利用范围，证实其通过"水层-底栖"双通道能量路径增强营养冗余。

能量流动差异
海草床以69.37 g m^-2 yr^-1的能量通量位居首位，人工礁（4.23 g m^-2 yr^-1）是沉积物基底（1.05 g m^-2 yr^-1）的4倍。值得注意的是，人工礁区域的浮游植物生产生物量比（P/B）达到大型藻类的39倍，但其营养级间传递效率从10-15%递减，表明高初级生产力未能完全转化为高营养级生物量。

生态修复启示
该研究突破性地证实人工礁通过提升初级生产力和拓展营养维度实现"增殖效应"，而非简单聚集鱼类。双壳类和浮游动物作为能量流动的关键节点（占消费者生物量90%），其保育对维持生态系统功能至关重要。这些发现为《"十四五"海洋生态保护规划》提供了量化依据，开创了基于能量通量的生态修复评估新范式。

这项发表于《Estuarine, Coastal and Shelf Science》的研究，不仅解决了人工礁生态效应评估的争议，更建立了可推广的"结构-功能"双维度评价体系。未来，结合水文动力模型的长期监测将进一步提升预测精度，为全球海洋生态修复提供"中国方案"。