《Aquatic Conservation: Marine and Freshwater Ecosystems》：Impacts of Coastal Infrastructure Upgrades on the Endangered Marine Alga Nereia lophocladia
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海岸防护基础设施通常为应对结构退化（structural degradation）和海平面上升（sea-level rise）而进行升级。此类工程可能产生非预期生态影响（unintended ecological impacts），具体取决于所涉生境和物种以及
海岸防护基础设施通常为应对结构退化（structural degradation）和海平面上升（sea-level rise）而进行升级。此类工程可能产生非预期生态影响（unintended ecological impacts），具体取决于所涉生境和物种以及所采取的环境缓解措施（environmental mitigations）。在本研究中，研究人员完成了一项为期8年的评估，评估澳大利亚Coffs Harbour防波堤升级（breakwater upgrade）对濒危海洋褐藻 Nereia lophocladia 丰度（abundance）和大小（size）的影响。潜水员在施工前和施工后对两处防波堤和五处邻近自然礁（natural reef）位点的 N. lophocladia 孢子体（sporophytes）进行了针对性调查（targeted surveys）。在防波堤升级前，每个防波堤和自然礁位点均观察到 N. lophocladia 孢子体。施工后，防波堤上罕见发现 N. lophocladia 孢子体，且仅见于升级前已存在的旧岩石上。然而，在整个研究期间，自然礁上持续发现 N. lophocladia。这种对 N. lophocladia 丰度的环境影响得到显著的 BA × CI 交互作用（BA × CI interaction）支持。然而，对 N. lophocladia 丰度的影响并未延伸至孢子体大小的差异。由于未来数十年海岸防护基础设施升级将日益普遍，并可能影响受威胁物种（threatened species），环境法规（environmental regulations）应加以改进，以确保这些升级工程符合生态可持续发展（ecological sustainable development）原则。
研究人员围绕澳大利亚Coffs Harbour Northern Breakwater升级对濒危海洋褐藻 Nereia lophocladia 的影响开展8年评估。海岸前滨支撑生物多样性和生态系统服务，但沿海开发扩张使自然海岸被海堤、护岸、防波堤和丁坝等海岸防护结构替代。已有监管多关注新建海岸防护基础设施的生态可持续开发（ecological sustainable development），较少关注既有设施升级的环境、社会与美学影响。所有海岸防护结构随时间退化，需维护；海平面上升迫使升级以应对越浪。升级可能造成生态影响，通常为暂时扰动后快速恢复，但当影响受威胁物种（threatened species）时，需考虑种群下降。N. lophocladia 曾在1980至2015年间于Coffs Harbour Northern Breakwater与Muttonbird Island转角支持唯一已知现存种群；规划升级涉及新混凝土 hanbars 和新采岩石，构成显著灭绝风险。2015年重新发现后，原设计被修改以减少对孢子体分布区的影响。研究人员因此以8年Before–After–Control–Impact（BACI）研究检验升级对孢子体丰度和大小的影响，并检验其与沙的空间位置假设。研究结论是升级严重影响了防波堤上 N. lophocladia 丰度和分布，自然礁保持稳定或增加；表明海岸基础设施升级可进一步影响受威胁物种，环境法规应改进以符合生态可持续发展原则。
关键技术方法概括：研究地点为澳大利亚NSW Coffs Harbour Northern Breakwater（30.303180° S, 153.147150° E）及邻近自然岩礁。设计采用M-BACI（multiple Before–After–Control–Impact）实验，设2条防波堤断面和5条自然礁断面；2015、2018至2022年南半球春季采样，2016年仅防波堤采样。由熟悉 N. lophocladia 鉴定的水肺潜水（SCUBA）员在3至12 m深度重点搜索礁/沙界面和砾石，记录孢子体数量、是否大于5 cm及距沙距离。对2016年大型斑块，以ImageJ从已知比例水下照片估面积，并用三个直径5.4 cm核心子样本估密度，合并估算个体数。数据分析采用PERMANOVA（permutational multivariate analysis of variance），欧氏距离，9999次置换，丰度作ln(x+1)转换。
1 Introduction：海岸前滨具有重要生物多样性和生态系统服务价值，但海岸开发扩张使自然前滨被海岸防护结构替代。新建基础设施的生态可持续监管受到关注，而既有基础设施升级的环境影响关注不足。海岸防护结构会退化并需维护，海平面上升也迫使升级。升级可能造成生态影响，多数情况下可快速恢复，但若影响受威胁物种，则需谨慎评估种群下降风险。利用海岸防护基础设施作为生境的受威胁物种，可能无法从重大升级扰动中恢复，甚至面临灭绝风险。Coffs Harbour Northern Breakwater升级前，N. lophocladia 为该区域唯一已知现存种群，升级构成显著灭绝风险，因此研究人员开展8年BACI研究，检验升级对孢子体丰度、大小及其距沙距离的影响。
2 Materials and Methods：研究地点为澳大利亚NSW Coffs Harbour Northern Breakwater，该850 m长结构连接大陆与Muttonbird Island，由混凝土 hanbars、混凝土块和天然 greywacke 巨砾构成。升级前宽度8至25 m，升级后部分增至30 m并显著抬高；主要施工在2017年和2018年上半年。2.1 Study Site and Experimental Design：设2条防波堤断面和5条邻近自然岩礁断面，断面长度不同，用于估算整个模式产地种群；丰度标准化为每10 m个体数。所有断面在2015、2018、2019、2020、2021和2022年南半球春季采样，2016年仅采样防波堤断面。潜水员每个断面搜索30至45 min，重点关注3至12 m深的礁/沙界面和砾石，也检查其他微生境。记录孢子体数量、每株或斑块是否大于5 cm以及距沙覆盖区距离。2016年防波堤调查中，在两个天然 greywacke 巨砾和四个混凝土块上发现大型 N. lophocladia 斑块；这些斑块形成藻类 turf，难以原位准确计数。研究人员用ImageJ从已知比例水下照片估算斑块面积，并通过三个随机5.4 cm直径核心样本估计密度，进而估算每个斑块个体总数。2.2 Analysis of Data：采用M-BACI设计，分析丰度和平均距沉积物距离时包含断面、时期（Before vs. After，BA）和时期内年份；为检验环境影响，在断面因子内设置先验对比（CI），比较防波堤与自然礁区域。丰度数据作ln(x+1)转换。孢子体大小分析中，先计算大于5 cm孢子体比例，再按施工前和施工后年份平均；少于5个个体的断面被排除。统计分析使用PERMANOVA和适当事后检验，PRIMER v. 7 + PERMANOVA add-on，欧氏距离，9999次置换。
3 Results：N. lophocladia 孢子体丰度存在显著 BA × CI 交互作用，表明防波堤升级影响该濒危物种。升级前2015至2016年，防波堤与自然礁丰度无显著差异。施工前后比较中，自然礁孢子体丰度增加91.0%，而防波堤丰度下降88.8%。升级后期间，新添加岩石或混凝土上未观察到任何 N. lophocladia 孢子体。升级后少数孢子体仅见于未被新材料覆盖的原始防波堤岩石，且只出现在升级后前2年（2018至2019），最后3年监测未再发现。大于5 cm孢子体比例未受防波堤升级显著影响，防波堤与自然礁间及升级前后也无显著差异。N. lophocladia 孢子体距沙距离未受升级显著影响，但防波堤上的孢子体显著比自然礁上的更远离沉积物，平均分别为20.3 ± 2.8 cm和7.4 ± 1.4 cm。2016年升级前，首次观察到六个非常大的 N. lophocladia 孢子体斑块，位于原始防波堤结构的 greywacke 巨砾和混凝土块上，平均丰度为111至795个个体，许多为新补充个体；这些“超级斑块”在升级后未再观察到。
4 Discussion：8年BACI研究表明，Coffs Harbour Northern Breakwater升级严重影响了濒危褐藻 N. lophocladia 的丰度和分布。升级前该藻见于原始防波堤和邻近自然礁，但施工后防波堤丰度骤降；自然礁孢子体同期保持稳定甚至增加。结果表明，海岸基础设施升级可显著破坏稀有、依赖保护物种的生境。升级后 N. lophocladia 仅记录于未被新材料完全覆盖的旧防波堤段，但这些稀疏个体2年内消失，新添加岩石或混凝土上无孢子体。添加裸露基质可能增加藻类定居面积，但 N. lophocladia 似乎不是这些新表面的早期定殖者。新防波堤陡峭剖面和方形块体不同于该藻偏好的近沙界面、平缓稳定坡面，这也反映在其距沙显著更远。施工过程、新材料或扰动沉积物可能释放化学物质或渗滤液，抑制藻类繁殖体定居和生长。为评估更自然生境是否促进补充，研究人员在防波堤底部安装两片鹅卵石碎石场，由10至30 cm花岗岩和 greywacke 巨石构成，位于沙底上或附近，设计类似自然生境；超过5年后，未记录到 N. lophocladia 孢子体，也未在升级添加材料上记录，但其他藻类、无脊椎动物和鱼类群落发育。研究人员讨论认为，N. lophocladia 种群重建可能取决于与升级相关的环境变化、特定生境属性或扰动后时间超过5年。控制实验可能揭示关键因素，但移除濒危野生个体存在保护与伦理挑战。N. lophocladia 具有异形生活史，微观配子体和宏观孢子体交替；孢子体主要在较冷月份出现。升级扰动时间、改变的水流和沉积模式以及成年密度降低，可能阻碍孢子体发育，仅使不可检测的配子体持续。防波堤底部沉积物持续移动，沙冲刷可能解释孢子体在防波堤上显著更远离沉积物。随着海平面上升，海岸防护基础设施需升级以维持功能；尽管潮下生态群落可对此类变化具有恢复力，本研究强调基础设施升级可影响受威胁物种，且稀有和隐秘物种可能在不被知晓情况下遭受灾难性影响。对小型海藻等不常见分类群信息缺乏，限制基于证据的管理。研究结论部分翻译：总体而言，研究人员证明，海岸防护基础设施升级可进一步影响受威胁物种。鉴于未来数十年基础设施升级需求将日益增加，研究人员认为，应改进现有的环境法规，以确保这些升级工程符合生态可持续发展原则。
