台湾海峡北部平潭沿岸水域浮游纤毛虫对夜光藻水华的群落水平响应及潜在营养级联关系

《Estuarine, Coastal and Shelf Science》:Community-level responses and potential trophic linkages of planktonic ciliates to Noctiluca scintillans blooms in Pingtan coastal waters (northern Taiwan Strait)

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月25日 来源:Estuarine, Coastal and Shelf Science 2.6

编辑推荐:

   •Noctiluca scintillans(夜光藻)水华暴发使纤毛虫的总丰度和生物量在峰值期分别下降53%和60%;•纤毛虫群落通过显著的体型谱位移,采取了体型依赖性的适应性策略;•揭示了此前未被认知的一条营养级路径:大型钟虫利用源自N. scintillans的有机物;•

  
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    Noctiluca scintillans(夜光藻)水华暴发使纤毛虫的总丰度和生物量在峰值期分别下降53%和60%;
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    纤毛虫群落通过显著的体型谱位移,采取了体型依赖性的适应性策略;
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    揭示了此前未被认知的一条营养级路径:大型钟虫利用源自N. scintillans的有机物;
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    在N. scintillans水华周期中,温度、溶解氧和营养盐比例是驱动纤毛虫群落动态的主要因素。

引言

全球气候变化和人为富营养化显著增加了全球沿海海洋生态系统中有害藻华(HABs)的频率、强度和持续性,对生态系统完整性、渔业可持续性和公共健康安全构成了严峻且不断升级的威胁(Rabalais等,2009;Lotliker等,2018;Gobler,2020;Wang等,2023)。其中,异养甲藻Noctiluca scintillans(夜光藻)是全球分布最广、生态破坏力最强的有害藻华形成种之一,在热带和温带沿海水域形成大范围密集水华,破坏食物网结构,引发低氧和缺氧,导致海洋生物广泛死亡(Anderson等,2012;do Rosário等,2014;Xiang等,2019;Xu等,2025)。尽管在识别控制N. scintillans水华动态的环境触发因素方面已取得显著进展(Miyaguchi等,2006;Wang等,2023),但此类水华对低营养级生物——尤其是微型动物浮游生物群落——的生态后果仍缺乏充分解析。这一关键知识空白严重制约了对有害藻华干扰下沿海生态系统微生物食物网稳定性、功能韧性和恢复轨迹的机制性理解。
浮游纤毛虫是海洋微型动物浮游生物群集的核心功能组分,作为连接微微浮游生物和纳米浮游生物与更高营养级(包括桡足类和鱼类幼虫)的不可或缺的中间营养级(Dolan等,1999;Sherr and Sherr,2002;Calbet and Saiz,2005;Lu and Weisse,2022)。这些原生生物在微生物食物网中调控着营养盐循环和碳通量等关键生物地球化学过程,两大主要功能类群(裸体纤毛虫和钟虫)表现出不同的生态位以及对环境扰动的差异性敏感性(Lynn,2008;Dolan and Pierce,2013;Wang等,2026a,2026b)。裸体纤毛虫通常在波动条件下维持更高的丰度和更大的可塑性,而钟虫则以种特异性的壳(loricae)为特征,被广泛用作水质退化和生态系统扰动的敏感生物指示物(Pierce and Turner,1992;Wang等,2020,2025)。此外,浮游纤毛虫的体型谱是评估群落结构和生态系统功能的稳健功能指标,因为细胞大小作为主控性状,调控着代谢速率、营养级相互作用和胁迫响应(Sprules and Barth,2016;Blanchard等,2017;Stukel等,2024)。然而,在整个N. scintillans水华周期中,体型分级的浮游纤毛虫的时间演替模式及其相关体型谱仍基本未被探索且知之甚少。
以往对N. scintillans水华的研究主要聚焦于其生理特性、水华形成机制以及对中大型动物浮游生物和鱼类群落施加的生态影响(Huang and Qi,1997;Chen等,2023;Choi等,2024)。然而,N. scintillans与浮游纤毛虫之间的生物相互作用在机制上仍未得到阐明,关于水华是抑制还是促进纤毛虫种群的证据前后不一。一些研究报告了在N. scintillans暴发期间纤毛虫丰度降低的现象,这可能是由强烈的捕食压力和资源利用性竞争所驱动(Mikaelyan等,2014)。相比之下,其他观测结果表明,在藻华分解过程中受刺激细菌生产的推动下,原生生物生物量有所升高(Fonda-Umani等,2004)。此外,纤毛虫群落在应对N. scintillans水华时所采取的适应性策略——尤其是分类组成、体型结构和功能性状的转变——仍缺乏深入研究。这一关键知识空白严重限制了对有害藻华如何改变微生物食物网动态以及损害沿海生态系统功能和稳定性的预测性理解。
位于台湾海峡北部(东海)的平潭岛沿海水域,是由多股相互作用的水流调控的高度动态沿海生态系统,包括中国沿岸流、福建-浙江沿岸流和南海暖流(Chen等,2015;Qu等,2020;Yang等,2022)。该地区春季和夏季反复遭受N. scintillans水华的影响,近年来已引发严重的生态退化和经济社会损失(Zahir等,2023;Lin等,2024)。迄今为止,尚无任何系统研究探讨此脆弱沿海区域浮游纤毛虫群落对如此严重水华事件的适应性响应。因此,本研究旨在:(1)记录在整个N. scintillans水华周期中浮游纤毛虫群落的动态变化(丰度、生物量、分类组成、体型结构和生物多样性);(2)量化N. scintillans与纤毛虫群落之间的相互生物作用;(3)识别在水华干扰下调控纤毛虫适应性策略的关键环境驱动因子。本研究的结果将增进对微生物食物网韧性的有害藻华抗性机制的理解,并为台湾海峡沿海水域的生态系统管理提供科学基础。

章节摘要

实地研究与采样

环境参数、Noctiluca scintillans和浮游纤毛虫(微型动物浮游生物)的样品于2025年2月27日至7月18日乘坐渔船"蓝金军民1926"在17个站位采集,八次航次中每月站位数从7至17个不等。研究区域涵盖平潭岛周边沿海水域(图1),底深范围为0至10米。所有野外采样程序均获得福建省海洋……

水文特征、Noctiluca scintillans和浮游纤毛虫群落

平潭岛沿海水域主要环境参数(温度、盐度、叶绿素a、DO、pH、NO2-、NO3-、NH4+、DIN、DON、TN、PO43-、SiO32-)和化学计量比(N:P、Si:N、Si:P)的月际变化显著(图2;表A.1)。具体而言,水温从2月(12.7 ± 1.1°C)稳步升至7月(28.0 ± 1.0°C),而盐度和叶绿素a保持相对稳定。DO、NO3-、DIN、TN、PO43-和SiO32-的浓度在整个……

讨论

以下讨论基于已有的海洋生态学理论对观测到的时空格局进行解读。需要注意的是,所有提出的生物作用机制均系从相关性野外证据中推断得出,确定性因果确认仍需直接实验量化(如肠内容物分析和摄食培养实验)。

结论

本研究首次系统调查了东海台湾海峡北部平潭沿海水域在一个完整N. scintillans水华周期中浮游纤毛虫群落的动态变化。研究结果表明,N. scintillans水华暴发与纤毛虫群落的大幅下降同步发生,在水华峰值期总丰度和生物量分别下降53%和60%。裸体纤毛虫在整个水华周期中始终保持数值优势(占……

CRediT作者贡献声明

Kang Wang(王康):撰写——原稿。Ziyang Wang(王子阳):调查、数据整理。Kunlei Ren(任坤磊):调查、数据整理。Chaofeng Wang(王朝峰):撰写——审阅与编辑、监督、项目管理、方法学、经费获取、形式分析、数据整理、概念化。Hengchang Du(杜恒昌):撰写——原稿。Wenbo Yang(杨文波):撰写——原稿、形式分析、数据整理。Xiaodong Li(李小东):撰写——原稿、调查、经费获取。Xinyuan Chang(常心源):撰写——

未引用文献

Moustaka-Gouni等,2016;Wang等,2025。

利益冲突声明

? 作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究由国家自然科学基金(编号:42206258;42306178;42106203)、大学生创新创业训练计划(FAFUXMPC20250429001-00226)和福建省自然科学基金(2023J01495)资助。平潭岛白天和夜间N. scintillans水华照片由林静茹、匿名摄影师和Droit Vision提供。特别感谢"蓝金军民1926"船长在……方面提供的极大帮助。
Chaofeng Wang(王朝峰)|Wenbo Yang(杨文波)|Hengchang Du(杜恒昌)|Kunlei Ren(任坤磊)|Ziyang Wang(王子阳)|Kang Wang(王康)|Xinyuan Chang(常心源)|Xiaodong Li(李小东)|Xiaoyu Wang(王小宇)
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