《Environmental Pollution》：Impacts of plastic type and surface properties on periphyton biovolume and composition under contrasting nutrient and temperature scenarios in shallow lake mesocosms
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•在升温与营养盐富集共同作用下，着生藻生物量增加。•表面粗糙度增强了定殖，但未改变群落组成。•在各处理中，聚合物类型对着生藻结构的影响可忽略不计。•在高温情景下，优势类群向耐热物种转变。•高营养盐条件促进了泛化种类群的优势地位。引言由于塑料的广泛存在及其多样的生态影响，塑料已
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在升温与营养盐富集共同作用下，着生藻生物量增加。
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表面粗糙度增强了定殖，但未改变群落组成。
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在各处理中，聚合物类型对着生藻结构的影响可忽略不计。
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在高温情景下，优势类群向耐热物种转变。
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高营养盐条件促进了泛化种类群的优势地位。
引言
由于塑料的广泛存在及其多样的生态影响，塑料已成为全球环境研究的关键议题（Rai et al., 2021）。降解后产生的小塑料颗粒——微塑料（<5 mm）（Yu et al., 2018; Ramírez-Escárcega et al., 2025）——现已在水体、陆地和大气环境中被检测到，对生态系统构成风险（Veerasingam et al., 2020; Priya et al., 2022）。大量研究记录了微塑料对水生生态系统生物体的多种不利影响，包括物理损伤、生育能力下降、内分泌干扰、摄食障碍和能量耗竭（Rashid et al., 2025），并可能通过食物网进行生物积累和生物放大（Huang et al., 2021）。除作为污染物外，微塑料还作为新型基质促进微生物定殖和生物膜形成，为多样的微生物群落提供生态位（Tav?ano?lu et al., 2025; G?kda? et al., 2025），包括细菌、蓝藻、藻类、真菌及其他微生物真核生物（Di Pippo et al., 2020; Miao et al., 2021a; Nava et al., 2022）。与微塑料相关的生物膜的分类组成与自然基质上的生物膜存在差异（Miao et al., 2021b; Jiao et al., 2024）。微塑料还可改变着生藻微生物群落的结构、功能特性及稳定性（Merbt et al., 2022），凸显其在塑造水生生物膜组合中的潜在作用。这种影响可能源于塑料的物理和化学特性，这些特性在生物膜定殖和发育过程中充当生态过滤器。塑料特性——如表面粗糙度、疏水性和材料组成——已被证明影响着生藻的积累量和生物体积，即使在相似的环境条件下也会导致群落组合出现差异（Miao et al., 2019; Miao et al., 2021b）。着生藻是由附着于淹没基质上的多样光能自养和异养微生物组成的，包括藻类、蓝藻、细菌和真菌（Wetzel, 1983; Gubelit and Grossart, 2020）。在淡水生态系统中，着生藻对营养盐转化过程贡献巨大，并支撑食物链相互作用，尤其在营养贫乏条件下（Liboriussen et al., 2003; Pacheco et al., 2022）。由于其高周转率带来的对环境变化的快速响应能力，着生藻成为评估水生生态系统健康的敏感且信息量丰富的生物指标（Liu et al., 2020; Ongun-Sevindik et al., 2021, 2023; Stamenkovi? et al., 2025; Astuti et al., 2026）。
在淡水生态系统中，营养盐富集和温度升高是全球变化下预期加剧的主要胁迫因素。升温和富营养化均已知影响生物膜发育；然而，它们的交互效应，尤其是在微塑料等新型基质上的影响，以及对着生藻积累和群落组成的影响，仍 largely 未被探索。微塑料源自较大塑料废弃物的逐渐碎裂，其经历表面调理和生物膜定殖过程（Amaral-Zettler et al., 2020），进而塑造其生态相互作用和降解途径。因此，了解这些早期塑料-生物膜相互作用对于评估二次微塑料的形成及其生态风险至关重要。此外，塑料特性，包括聚合物类型和表面纹理，可能显著影响微生物附着、群落结构和生物膜功能（Hao et al., 2020; Rummel et al., 2021; Nguyen et al., 2023）。
着生藻在很大程度上受基质类型调控，后者影响着定殖和物种选择（Hao et al., 2020; Pacheco et al., 2021）。具有不同表面复杂性、粗糙度和化学特性的基质类型，可分别影响着生藻在自然和人工基质（包括塑料）上的积累量和群落组成。
由于着生藻对营养盐富集和温度波动等环境驱动因子高度敏感（Liu et al., 2021; Pacheco et al., 2021; 2022; Stamenkovi? et al., 2025），塑料特有的表面特性可能与这些胁迫因子相互作用，共同影响生物膜发育。中宇宙实验提供了一种有效的平台，可在受控但符合生态现实条件下探究此类多因素影响，从而更清晰地理解环境胁迫因子和塑料特有特征如何共同塑造着生藻生物膜的发育（Macaulay et al., 2025）。
尽管对与塑料相关的生物膜的兴趣日益增加，但很少有研究探讨在升温和富营养化共同作用下，着生藻群落如何响应微塑料。为弥补这一空白，我们开展了一项中宇宙实验，明确评估温度、营养盐富集、聚合物类型和表面粗糙度如何单独及交互影响着生藻在塑料基质上的生物体积、定殖和群落组成。
章节摘要
实验设计
我们使用隶属于丹麦奥胡斯大学的通流式中宇宙（直径：1.9 m；水深：1 m；停留时间：约2.5个月），位于丹麦日德兰半岛中部，测试了三种显示温度升高的气候情景。升温实验自2003年启动并持续运行至今，保持固定营养盐水平（见Liborioussen et al., 2005）。实验设置包括模拟气候变暖的温度操控和模拟养分富集
水质变量
高营养和低营养中宇宙沿温度梯度表现出不同的响应（图1）。营养盐水平升高的处理在TP和TN方面表现出显著差异，尤其是在A2（+3°C）情景中（图1）。总体而言，高营养盐处理中的水体叶绿素a和浊度均较高（High）。此外，在这些高营养盐处理中，叶绿素a和浊度在较高温度处理中均显示出更高值（图2）。
讨论
升温和营养盐富集是塑料表面上着生藻生物体积和群落组成的主要驱动因子，而聚合物类型影响可忽略不计。在升温情景（A2和A2+50%）及高营养盐条件下，着生藻生物体积增加，这些因素的交互作用进一步调节着生藻的积累。浮游植物生物量（以浮游植物叶绿素a衡量）的升高与水柱浊度的增加相关
结论
本研究凸显了多样塑料类型和表面结构以及升温和富营养化对着生藻生物体积和组成的影响。两种因素单独及交互作用下均增强着生藻积累，强调其在未来气候情景下的协同作用。虽然聚合物类型对着生藻定殖作用较小，但无论是自然形成还是实验诱导的高表面粗糙度，都显著增加着生藻生物体积
CRediT作者贡献声明
ülkü Nihan Tav?ano?lu：撰写 – 审阅与编辑，方法论，调查研究，资金获取，概念化。Juan Pablo Pacheco：撰写 – 审阅与编辑，方法论，概念化。Tu?ba Ongun Sevindik：形式分析。Eti E. Levi：形式分析。G?kben Ba?aran Kank?l??：撰写 – 审阅与编辑，方法论，调查研究，概念化。Tamer ??rak：方法论，形式分析，概念化。Thomas Alexander Davidson：撰写 – 审阅与编辑，资金
未引用参考文献
Cole et al., 2018; Danish Standard 221, 1975; Danish Standard 292, 1985; European Committee for Standardization, 2010; Juggins and ter Braak, 1992; Liboriussen and Jeppesen, 2003; Riis et al., 2022; Yang et al., 2021.
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的竞争经济利益或个人关系可能影响本文报告的工作。
致谢
本研究由AQUACOSM-plus – H2020-INFRIA项目（编号871081）资助，该项目题为"不同营养盐和温度条件下塑料表面对生物膜的影响（STRIP）"。EJ获得了云南省院士专家工作站的支持（202405AF140006）。感谢Lucia Sosa、Lene Vigh、Malene Kragh和Hera Karayanni在采样期间提供的帮助，以及Anne Mette Poulsen提供的英文编辑帮助。
ülkü Nihan Tav?ano?lu|Juan Pablo Pacheco|G?kben Ba?aran Kank?l??|Tamer ??rak|Tu?ba Ongun Sevindik|Eti E. Levi|Thomas Alexander Davidson|Erik Jeppesen
