加勒比入侵者邂逅切萨皮克：气候变化驱动下美国中大西洋海岸的海洋生物入侵与群落变迁

为揭示全球变暖背景下海洋群落的快速变化，研究团队首次对美国中大西洋海岸10个码头开展快速评估调查(RAS)，发现29种非本地物种(NIS)和16种来源不明物种，其中7种呈现"加勒比入侵(Caribbean Creep)"或"切萨皮克入侵(Chesapeake Creep)"的北扩现象。该研究为理解气候驱动的生物入侵机制提供了关键基线数据。

　　

随着全球海洋持续变暖，美国中大西洋海岸正经历着前所未有的生态变革。这片海域的升温速度超过全球90%的海洋区域，导致底层水温显著上升，进而引发海洋群落结构的剧烈重组。在这片连接切萨皮克湾和纽约港的重要水域，持续涌入的外来物种与气候变化产生协同效应，形成了复杂的生态重构现象。然而令人惊讶的是，这片生物入侵热点区域此前竟从未进行过系统性调查。

乔治梅森大学环境科学与政策系的研究团队联合东卡罗莱纳大学、史密森尼环境研究中心等13家机构，在2023年6月开展了史上首次中大西洋海岸海洋生物入侵快速评估调查(RAS)。研究人员沿着弗吉尼亚至新泽西350公里的海岸线，对10个码头的浮筒生物群落进行采样，通过形态学鉴定和DNA条形码技术，系统分析了141个物种的分布格局。这项发表在《Biological Invasions》的研究，不仅揭示了29种非本地物种(NIS)的分布现状，更首次记录了7种来自加勒比海和切萨皮克湾的"气候移民"物种向北扩张的现象。

研究采用快速评估调查(RAS)标准方法，在60分钟内完成每个站点的浮筒生物采样，通过现场视觉评估和实验室显微鉴定相结合，记录优势物种(覆盖度>50%)。关键技术创新包括：使用COXI和16S rRNA基因进行DNA条形码鉴定，应用非度量多维标度(nMDS)分析群落相似性，并建立Bray-Curtis相似性矩阵进行聚类分析。所有样本均获得弗吉尼亚、马里兰等州的科学采集许可。

研究结果呈现三个重要发现：

1. 1.

   生物入侵现状

   调查共记录29种NIS、16种来源不明物种和10种范围扩张物种。其中5种NIS出现在60%以上的站点：苔藓虫Bugula neritina、Schizoporella pungens、Tricellaria inopinata，大型藻类Codium fragile subsp. fragile，以及海葵Aiptaisogeton eruptaurantia。优势物种组成呈现明显纬度梯度变化，最南端的弗吉尼亚站点以海鞘Styela plicata和海绵Halichondria sp.为主，而北部新泽西站点则出现苔藓虫Conopeum tenuissimum的单一优势群落。

2. 2.

   气候驱动的范围扩张

   研究发现7种"加勒比入侵"和"切萨皮克入侵"物种：

   • •

     加勒比海来源的苔藓虫Schizoporella pungens向北扩张1450公里

   • •

     切萨皮克湾的海葵Aiptaisogeton eruptaurantia向北推进280公里

   • •

     海鞘Ecteinascidia turbinata和Distaplia bermudensis分别突破历史分布北界

     同时发现3种太平洋来源的NIS(如苔藓虫Tricellaria inopinata)向南扩散，显示物种正沿温度梯度双向扩张。

3. 3.

   群落结构变迁

   与50年前历史数据对比显示显著变化：1967年特拉华湾未记录的Schizoporella pungens、Bugula neritina等NIS，现已成为优势物种。盐度敏感物种如藤壶Amphibalanus improvisus被耐温性更强的A. eburneus取代，暗示区域环境条件的根本改变。

这项研究首次系统描绘了中大西洋海岸生物入侵的全景图，其重要意义在于：

1. 1.

   证实"加勒比入侵"和"切萨皮克入侵"现象正在重塑温带海岸生态系统；

2. 2.

   建立的气候变化-生物入侵协同作用模型，为预测未来物种分布提供框架；

3. 3.

   揭示人工设施(如码头浮筒)作为生物入侵"热点"和"跳板"的双重角色。

研究团队特别指出，Aiptaisogeton eruptaurantia等物种可能早已沿德尔马瓦半岛北扩，但因缺乏监测而被忽视。这种现象警示我们：许多气候驱动的生物入侵可能长期处于"监测盲区"。该成果不仅为海岸带管理提供科学依据，更凸显了在快速变化环境中持续开展基线调查的紧迫性。研究建立的RAS方法框架，未来可推广至全球其他升温显著的海域。