马六甲海峡北部勒霍瑟马威红树林附生硅藻群落的空间变异性：人类活动的影响

《Estuarine, Coastal and Shelf Science》：Spatial variability of mangrove epiphytic diatom communities in Lhokseumawe, northern region of the Straits of Malacca: Influence of anthropogenic activities

　　

摘要

红树林是沿海生态系统的重要组成部分，正因人为压力的加剧而遭受严重退化。本研究在洛霍瑟乌梅的三片红树林区域、涵盖五个采样站进行，旨在表征附生硅藻丰度和群落结构的空间变异性及其与人类活动的关系。通过刮取红树林群落中的样方采集附生硅藻，并在现场和实验室测量环境参数。采用方差分析（ANOVA）比较各站点的多样性指数和水文水质；SIMPER方法确定对多样性贡献的主要物种；主成分分析（PCA）评估环境因子与硅藻群落之间的相关性。研究从红树林栖息地中鉴定出16个不同的附生硅藻属，其中Fragilaria sp.（22.77%）、Pinnularia sp.（18.76%）和Melosira sp.（12.94%）为丰度最高的类群。Fragilaria sp.表现出最高丰度（695 cells/L）和28.13%的重要值指数（IVI），表明其在海峡当前物理化学条件下具有数量优势。生态位广度分析显示，Diploneis sp.、Navicula sp.和Pinnularia sp.为适应性最强的物种，Shannon多样性指数范围在1.63至1.92之间，Margalef物种丰富度在1.47至2.72之间。SIMPER分析表明，Fragilaria sp.和Pinnularia sp.是空间群落异质性的主要驱动因素，对各区段间总体差异的贡献分别为24.26%（16.31%差异）和18.65%（12.54%差异）。PCA确定了五个主成分，解释了77.12%的累计方差；PC1（24.79%）主要受pH和磷酸盐梯度驱动；PC2（19.88%）反映盐度和浊度；PC3（12.92%）以氨氮和电导率为主。这些发现表明本地特异性环境因子与硅藻分布之间存在强烈的结构性相互作用，突显了附生群落作为不同人为土地利用压力可靠生物指示剂的价值。

引言

硅藻作为海洋和河口环境中食草动物和刮食者的高质量食物来源（Manoylov et al. 2016; Vadeboncoeur and Power 2017）。它们栖息于多样的水生环境中，在海水和河口更为显著（Manoylov et al. 2016）。硅藻可附着于基质（石生）、动物（动物生）、沉积物（底生）、沙（砂生）和植物（附生）（Joung et al. 2013）。其丰度受CO₂浓度升高和无机营养盐（特别是氮和磷）的影响（Johnson et al. 2015; Hilaluddin et al. 2020）。硅藻也对微藻生物多样性有重要贡献（Ryabushko and Bondarenko 2016; Barinova et al. 2019）。

底栖硅藻是微藻的重要组成部分（MacIntyre et al. 1996），被广泛认为是最适合评估水体环境条件的生物指示剂之一（Desrosiers et al. 2013; Du et al. 2017; Cho et al. 2020）。这种认可源于它们在水生态系统中的持续存在和繁殖，以及对环境变化的快速响应（Li et al. 2020; Cho et al. 2020; Cantonati et al. 2022）。硅藻群落组成的变化可提前预警环境退化（Rajkumar et al. 2012; Auciello et al. 2026），并提供关于气候历史的重要线索（Kuefner et al. 2020）。这些特征使硅藻群落结构在理解水生环境中具有不可替代的价值（Ryabushko and Bondarenko 2016; Barinova et al. 2019; Saxena et al. 2021; B-Beres et al. 2023），并使硅藻群落结构成为有效指示河口系统整体变化的生物指示剂（Costa et al. 2014; Tokatli 2022; Taurozzi et al. 2024）。

全球红树林生态系统因人类活动（Hamilton and Lovette 2015, Richards and Friess 2016）而遭受严重破坏和损失（Menendez et al. 2020），包括居民定居点（Lee 2016）、种植园（Richards and Friess 2016）、水产养殖（Kauffman et al. 2014）和稻田开发（Basyuni and Sulistiyono 2018）。自然干扰也对破坏有所贡献，包括海平面上升（Lovelock et al. 2015）、森林演替、水文动力和极端天气事件（Lagomasino et al. 2021; Ferreira et al. 2022; Suzuki et al. 2011）。这些变化改变了红树林生物多样性（Lee et al. 2021），影响了资源利用（Romanach et al. 2018）和生产力（Grellier et al. 2017）。因此，营养相互作用发生改变（Feng et al. 2015; Goeke et al. 2023），降低了河口和沿海系统的稳定性（Feller et al. 2017）。此外，红树林破坏减少了相关生物群的分类多样性，影响了包括附生硅藻在内的群落结构（Copertino et al. 2016; Gerona-Daga and Salmo 2022）。因此，这种状况被推测发生在洛霍瑟乌梅红树林生态系统中。生物群群落结构的变化，例如附生硅藻，会影响消费者食物来源的可用性和适口性（Brusati and Grosholz 2009; Feng et al. 2015）。

了解附生硅藻的组成和丰度及其如何随环境质量而变化至关重要，因为该领域仍缺乏研究（Frankovich et al. 2009; Correa da Rosa and Copertino 2022）。因此，本研究旨在描述受稻田和水产养殖活动影响、在不同水质条件下的附生硅藻丰度和组成的空间变异性，鉴于洛霍瑟乌梅红树林生态系统在物理、生物和经济领域提供了众多生态系统服务。本研究不孤立地关注物种特异性生物指示剂响应（这通常需要微观水平的分类键），而是通过严格关注群落水平结构动态来评估环境梯度。通过分析包括优势模式变化、均匀度指数和通过相似百分比（SIMPER）和主成分分析（PCA）确定的多变量空间分离在内的宏观生态变化，我们评估更广泛的附生硅藻群落如何响应系统性环境压力，如浊度波动和局部营养盐负荷。

章节摘要

研究区域

附生硅藻研究于2024年6月在洛霍瑟乌梅红树林栖息地的五个 purposively selected 采样站进行。洛霍瑟乌梅是印度尼西亚亚齐省的一个行政区域，覆盖18,106公顷。海拔约24米（MASL），属热带气候。地理坐标为04°54'-05°18' N和96°20'-97°21' E。北部、西部和东部地区海拔1-5米，南部相对多山，

多样性、分布、组成和生态位广度

在洛霍瑟乌梅红树林中鉴定出16个附生硅藻属，每个代表一个不同的科（见表2）。Fragilaria sp.的相对丰度最高（22.77%），而Hyalodiscus sp.、Nitzschia sp.和Pinnularia sp.分别占总类群的10.89%、4.01%和18.76%。其他显著物种包括Navicula sp.（3.28%）、Epithemia sp.（10.48%）和Melosira sp.（12.94%），但发现频率较低。Fragilaria sp.被公认为

结论

本研究重点调查了洛霍瑟乌梅红树林中附生硅藻物种的多样性和分布模式。我们鉴定出16个科中的16个属，其中Fragilaria sp.最普遍但分布稀疏。Diploneis sp.、Navicula sp.和Pinnularia sp.表现出最宽的生态位宽度。值得注意的是，丰度大于100 cells/L的物种包括Hyalodiscus sp.、Nitzschia sp.、Pinnularia sp.、Epithemia sp.、Melosira sp.和Fragilaria sp.，其中

CRediT作者贡献声明

Muhammad Hatta： 撰写——审阅与编辑、调查。Syahrial Syahrial： 撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、可视化、方法论、正式分析、数据管理、概念化、调查。Baidhawi Baidhawi： 撰写——审阅与编辑、数据管理。Muhammad Muaz Munauwar： 撰写——审阅与编辑、项目管理、资金获取、数据管理、概念化。Munawar Khalil： 撰写——审阅与编辑、撰写——初稿，

未引用参考文献

B-Béres et al., 2023; Menéndez et al., 2020; Pratiwi et al., 2016; Roma?ach et al., 2018.

知情同意

不适用

数据可用性

本研究期间生成和/或分析的数据集可应合理要求从通讯作者处获得。

利益冲突

代表所有作者，通讯作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

本研究期间生成和/或分析的数据集可应合理要求从通讯作者处获得。

伦理声明

不适用

资金支持

本研究项目由Malikussaleh大学——研究与社区服务研究所（LPPM）资助[资助号174/PPK-2/SWKII/AL.04/2024]，资助人为MMM。

利益冲突声明

? 作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。

致谢

作者感谢Malikussaleh大学——研究与社区服务研究所（LPPM）提供研究资助以及海洋学实验室技术人员。我们衷心感谢Nida Annisa、Muhammad Fathan、Nurliza Tasya、Da'i Al Rifai Saragih、Ayu Sartika和Sabri Fauzi在采样过程中提供的宝贵支持。

Muhammad Muaz Munauwar|Baidhawi Baidhawi|Syahrial Syahrial|Muhammad Hatta|Arina Ruzanna|Munawar Khalil

农业生态技术系，Malikussaleh大学农学院。Reuleut主校区，24355北亚齐，亚齐，印度尼西亚