NE大西洋海底峡谷保护区内深海海笔的精细空间组织模式及其生态意义

研究人员针对深海海笔(Pennatuloidea)在软底质生境中的空间分布规律这一科学空白，利用ROV影像、三维摄影测量和空间点模式分析(SPPA)技术，首次定量揭示了NE大西洋Dangaard峡谷保护区内海笔群落的微尺度(<1m)空间构型。研究发现海笔呈现深度依赖性分布(1100m以下罕见)，与管栖海葵(Cerianthidae sp.)存在栖息地互惠关联(聚类趋势)，而与柄海绵(Hyalonema sp.)表现出竞争性排斥(过度分散)。该研究为脆弱海洋生态系统(VME)保护提供了厘米级生态互作新证据，推动了对海底峡谷生物多样性维持机制的理解。

　　

在占全球海洋面积11.2%的海底峡谷中，由海笔(Pennatuloidea)等生物构建的脆弱海洋生态系统(VME)正面临日益加剧的人为干扰。这些形似羽毛笔的八放珊瑚(Octocorallia)虽在全球软底质广泛分布，却因研究难度大而长期被忽视。它们形成的"海笔田"(sea pen fields)如同荒漠绿洲，为众多海洋生物提供庇护所和觅食场所，还能通过改变底层水流促进营养循环。然而，关于这些生态系统工程师如何自我组织、与邻居如何相处等基础生态问题，科学界仍知之甚少。

英国南安普顿大学(University of Southampton)与英国国家海洋中心(National Oceanography Centre)的Irene Susini团队选择NE大西洋的Dangaard峡谷——英国水域唯一的深海海洋保护区(MCZ)作为天然实验室。通过结合遥控潜水器(ROV)影像、结构光三维重建(SfM)和空间点模式分析(SPPA)三大技术，首次在厘米尺度解析了深海海笔的"社交网络"。这项发表在《Scientific Reports》的研究揭示：海笔不仅会"抱团取暖"，还会对某些邻居"敬而远之"，这些微妙的空间关系背后隐藏着重要的生态密码。

研究团队运用三项关键技术：1) ROV沿峡谷北坡(686-1328m)进行9小时视频航测，提取104张静态图像分析宏观分布；2) 从视频截取10米片段构建371.7m²三维模型，实现厘米级生物定位；3) 采用空间点模式分析(SPPA)中的配对相关函数(PCF)量化生物间距模式，通过999次蒙特卡洛模拟检验显著性。

海笔的"聚居偏好"

在单物种分析中，海笔展现出明显的"群居性"，约30厘米间隔形成小集群。这种模式在5/10个样带中达到显著水平，最佳拟合模型显示其受栖息地异质性和扩散限制共同驱动。有趣的是，在981米深的样带中，海笔集群半径呈现变化，暗示不同繁殖事件的影响。

与邻居的"爱恨情仇"

双变量分析揭示了更复杂的生态剧：

• 与管栖海葵(Cerianthidae sp.)的"和睦共处"：69%样带显示正相关，平均最近邻距仅0.4米。三维点阵显示两者空间高度重叠，PCF值>1表明存在栖息地互惠。

• 与柄海绵(Hyalonema sp.)的"领地之争"：在>0.3米尺度呈现显著过度分散(PCF<1)，最近邻检验显示空间隔离(p=0.0469)。同位素证据暗示两者可能存在食物竞争，而海绵的化感作用(allelopathy)或是另一驱因。

深度驱动的"人口变迁"

峡谷尺度(100s米)分析显示，海笔密度随深度增加而递减，1100米以下几乎绝迹。在799-981米过渡带，优势种从单一Kophobelemmon msp1转变为多物种混居，暗示环境过滤作用。

这项研究首次用定量证据表明：深海海笔的微观分布绝非偶然，0.3-1米尺度上的空间模式编码着重要的生态信息。聚类反映栖息地选择或幼虫定居线索，而过度分散暗示竞争排斥。这些发现革新了对海笔田生态功能的认知——它们不仅是物理结构提供者，更是通过空间自组织维持群落稳定的"生态建筑师"。

对海洋保护实践而言，该研究强调：VME管理需兼顾厘米级生态过程。传统千米级保护网格可能忽略关键互作尺度，而三维摄影测量与SPPA的结合为精细化监测提供新范式。研究提出的"30厘米集群半径"等参数，可成为识别海笔田生态完整性的生物标志物。未来研究需进一步验证幼虫行为、水流干扰等机制，这些发现将助力设计更具生态智慧的深海保护区。