里奥福莫萨（Ria Formosa）沿海泻湖中的海胆分布区域，在Caulerpa prolifera和Rugulopteryx okamurae这两种藻类的入侵压力下发生了变化

《Ethics, Medicine and Public Health》：Sea urchins’ patches in Ria Formosa coastal lagoon altered under invasion pressure of Caulerpa prolifera and Rugulopteryx okamurae

入侵藻类对海胆斑块及底栖群落的影响分析

　　### 海水生态系统中的入侵物种对底栖生物群落的影响

在葡萄牙南部的Ria Formosa泻湖，近年来出现了多种入侵物种对本地生态系统造成显著影响。该研究聚焦于一个特定的底栖生物群落，即海胆聚集区，这些区域被不同的大型海藻所占据。其中，主要研究了两种入侵性海藻——**Caulerpa prolifera**（绿藻）和**Rugulopteryx okamurae**（褐藻）对海胆及其相关生物群落的影响。研究通过长期的现场调查，从2014年到2024年，分析了这些区域的生物多样性、物种组成和生态结构的变化。

#### 生态背景与研究意义

Ria Formosa泻湖是一个典型的浅水泻湖系统，其生态特征包括高水体更新率和与大西洋相似的盐度。作为欧洲重要的自然保护区之一，Ria Formosa不仅支持丰富的生物多样性，还对渔业和贝类养殖具有重要的经济价值。例如，该区域约有10平方公里的潮间带用于蛤蜊养殖，尤其是**Ruditapes decussatus**，年产量可达7000吨。然而，随着入侵物种的扩散，尤其是**C. prolifera**和**R. okamurae**的出现，这些生态系统面临着前所未有的挑战。

**C. prolifera**自20世纪初在Ria Formosa出现以来，其扩散速度和影响范围逐渐扩大，导致原生海草和海藻被取代。这种变化可能对沉积物结构产生影响，如形成缺氧环境，进而增加硫化物的积累和抑制食草动物的活动。**R. okamurae**则是在2021年后被发现入侵该区域，2015年首次出现在直布罗陀海峡，并迅速向伊比利亚半岛南部、大西洋和地中海扩展。2024年的调查显示，这种褐藻在海胆聚集区的扩散已变得显著，甚至导致某些海胆种群的消失。

#### 海胆种群与生态功能

海胆是Ria Formosa泻湖中重要的底栖生物之一，尤其是**Paracentrotus lividus**（紫海胆）和**Sphaerechinus granularis**（粗粒海胆）。海胆在生态系统中扮演着关键角色，它们的食草行为可以影响海藻的分布和丰度，进而塑造底栖生物群落的结构。在未被入侵的海胆聚集区，海胆的密度和生物量较高，且支持了丰富的物种多样性，包括多种海鞘、软体动物和棘皮动物。然而，当这些区域被**C. prolifera**或**R. okamurae**占据后，海胆和相关生物的数量显著减少，生物量下降，物种多样性也受到威胁。

#### 生物多样性变化与生态影响

从2014年到2023年，海胆聚集区的生物多样性经历了明显的变化。在**C. prolifera**入侵的区域，生物种类的数量和丰度显著下降，而**R. okamurae**的入侵则带来了更复杂的生态影响。**C. prolifera**的出现导致了海胆和海鞘等物种的缺失，这可能是由于其对底栖环境的强烈改变。相比之下，**R. okamurae**虽然也对生态结构产生影响，但其入侵区域仍然保留了一定的生物多样性，尤其是在2024年的调查中，**S. granularis**的密度和生物量在**R. okamurae**占据的区域有所增加，而**P. lividus**则相对减少。这种现象可能与**R. okamurae**对不同藻类的竞争力有关，其对原生藻类的取代改变了整个底栖生态系统的食物链结构。

#### 多样性指数与生态格局

为了评估生物多样性的变化，研究使用了**Shannon-Wiener指数**和**Simpson指数**。结果显示，被**C. prolifera**入侵的区域多样性显著低于未被入侵的海胆聚集区。这表明，入侵性海藻可能对底栖生物群落的组成和结构产生了负面影响。通过非度量多维尺度（nMDS）分析，研究进一步确认了这些差异。**C. prolifera**入侵的区域在nMDS图中与其他区域形成明显分离，显示出其对生态格局的显著改变。而**R. okamurae**的入侵虽然也对生物群落造成影响，但其与海胆聚集区之间的差异并不如**C. prolifera**那么显著，这可能是因为**R. okamurae**的扩散速度相对较慢，且尚未完全取代原生生物。

#### 生物量与群落动态

研究还分析了不同区域的生物量变化。在未被入侵的海胆聚集区，生物量较高，尤其在**P. lividus**和**S. granularis**中表现明显。而在**C. prolifera**占据的区域，生物量显著减少，这可能与该藻类对氧气和营养的消耗有关。此外，**R. okamurae**的出现导致了海胆种群的变化，**P. lividus**的密度和生物量下降，而**S. granularis**则相对增加。这种变化可能是由于**R. okamurae**对**P. lividus**的资源竞争，使得**S. granularis**在新的生态条件下更具优势。

#### 沉积物与环境变化

沉积物的变化也是研究的重要组成部分。在2014年至2023年的调查中，海胆聚集区的沉积物中存在明显的贝壳层，这可能为海胆提供了稳定的栖息环境。然而，2024年的调查显示，这些贝壳层几乎完全消失，可能与入侵性海藻对沉积物的改变有关。例如，**C. prolifera**可能通过其生长方式改变了沉积物的结构，使得贝壳层难以形成。此外，沉积物的粒径和颜色在不同年份和区域之间存在差异，但这些差异并未在统计上表现出显著性，表明环境变化可能并非单一因素导致。

#### 未来研究方向与生态管理

由于入侵性海藻的扩散对生态系统造成了复杂的影响，未来的研究需要进一步探讨其长期效应。特别是，随着**R. okamurae**的扩散，海胆种群的变化可能需要更长时间的观察才能得出明确结论。此外，研究还发现了一些外部因素，如船只活动对沉积物的影响，可能会加剧生态系统的破坏。因此，保护Ria Formosa泻湖生态系统需要综合考虑自然和人为因素，制定有效的监测和管理策略。

#### 结论

这项研究揭示了入侵性海藻对Ria Formosa泻湖中海胆聚集区的深远影响。通过长期的现场调查和数据分析，研究人员发现**C. prolifera**的入侵导致了生物多样性的显著下降，而**R. okamurae**的扩散则引发了更复杂的生态变化。尽管**R. okamurae**的入侵并未完全取代原生生物，但其对海胆种群的影响已经显现。未来的研究应更加关注入侵物种与原生生态系统的相互作用，以及环境变化对这些区域的影响，以期为Ria Formosa的生态管理和保护提供科学依据。