气候变暖与人类活动交互作用下珊瑚礁生态系统中优势动物群落的响应机制

本研究通过环境DNA(eDNA)技术揭示了南海52个珊瑚礁区鱼类与无脊椎动物群落对气候变暖(SST)、资源可利用性及重金属污染的差异化响应。研究发现：1) 鱼类群落对温度升高更敏感，其扩散限制减弱而无脊椎动物增强；2) 动物群落稳定性变化主要受鱼类多样性介导；3) 资源增加会加剧变暖导致的群落不稳定性，而重金属污染则呈现相反作用。该研究为珊瑚礁生态系统多压力源协同管理提供了理论依据。

　　

Highlight

气候危机迫切要求我们深入理解海表温度(SST)变化及其与人类因素的交互作用对动物群落的影响，特别是在脆弱的珊瑚礁系统中。通过环境DNA(eDNA)条形码技术，我们对南海从人类活动密集的海南岛沿岸到相对原始南沙海域的珊瑚礁区进行了全面调查。结果显示：

关键发现

• 鱼类与无脊椎动物对相同环境变量呈现异步响应模式

• 温度升高使鱼类扩散限制降低_β=0.12，却使无脊椎动物扩散限制增强_β=-0.09

• 重金属负荷与SST的交互作用显著降低无脊椎动物丰富度(_β=-0.08, P<0.05)

• 资源可利用性增加使鱼类群落网络脆弱性指数提升37%

讨论

温度驱动的动物群落稳定性变化主要通过三条途径实现：1) 直接改变代谢率；2) 通过营养级联效应；3) 调节种间竞争关系。特别值得注意的是，当SST超过29.5°C时，重金属污染会引发无脊椎动物的"双相响应"——低浓度刺激生长而高浓度抑制发育。

结论

这些发现对预测未来气候变化与人为干扰下的珊瑚礁生态系统演变具有重要启示：首先，必须采用多营养级研究方法才能全面捕捉不同类群对环境变化的差异化响应；其次，本地管理措施（如控制陆源污染）可有效缓解全球变暖的部分负面影响。

CRediT作者贡献声明

张铮负责实验设计与数据分析，程娇和惠敏参与论文构思与修改，袁子明进行数据整理，沙忠利教授提供基金支持与研究指导。

（注：翻译严格遵循了专业术语标注、保留数值符号、去除文献标识等要求，采用生动表述如"双相响应"等生命科学领域常用修辞手法）