珠江口水域栖息地质量与人类干扰影响的时空模式演变，以及这种影响在不同尺度上的表现

《Journal of Environmental Management》：Spatiotemporal pattern evolution of habitat quality and scale-dependent impacts of human disturbance in the Pearl River Estuary

　　摘要
与陆地系统相比，由于海洋系统的开放程度高且可塑性低，因此对其的研究相对较少。珠江口（PRE）资源丰富，是海洋保护的关键区域，但却面临着强烈的人类活动压力。本研究开发了一个综合评估框架（几何趋势与空间分析），以揭示栖息地质量的空间时间模式。结果表明，栖息地质量呈现出明显的向海梯度变化，近岸和河口区域的生态风险最高。河口附近的栖息地质量不太稳定，尤其是在西海岸，显示出某些趋于稳态的变化风险（Hurst<0.5）。更重要的是，人类活动的影响具有尺度依赖性：栖息地质量的空间分布主要由河口距离和离岸距离决定，而时间变化则受地表径流和土地利用强度的影响，其贡献分别为0.119和0.080。本研究强调将河口作为优先干预区域，为资源管理提供框架，以支持保护工作并增强社会-生态韧性。

引言
海洋生态系统作为地球生态系统不可分割的一部分，具有重要的生态系统服务价值，特别是在维持全球生物多样性和气候调节方面（Oprandi等人，2023年；Dahl等人，2025年）。近年来，人类活动和极端气候变化对海洋生态系统的稳定性构成了严重威胁，过度捕捞、海洋污染等事件逐渐导致局部海洋生态系统功能的丧失（Wernberg等人，2024年；Lassalle等人，2025年）。同时，海平面上升和极端天气事件进一步加剧了这些问题的脆弱性（Ford-Learner等人，2025年；Morrison等人，2025年）。沿海地区长期以来一直处于海洋生态问题的前沿，许多海洋问题最初都是在这些地区被识别或发生的（Lopez-Rivas和Cardenas，2024年；Toledo等人，2025年）。作为陆地系统和海洋系统的交界处，沿海地区不仅蕴藏着丰富的资源，也受到人类活动和极端气候事件的严重影响（Nicholls和Cazenave，2010年；Lopes等人，2022年）。栖息地质量和物种相互依赖，共同维持着生态系统的稳定（Marlianingrum等人，2021年；Ciotti等人，2025年）。海洋栖息地质量不仅为物种的生存和持续存在创造了必要条件，还确保了生态系统服务的正常运作。反之，其下降会直接导致生物多样性的丧失，从而威胁到海洋系统的可持续发展。因此，保护和研究沿海地区的海洋栖息地质量对海洋的可持续发展具有积极意义。这不仅为沿海空间治理提供了支持，还有可能在一定程度上促进和引领全球海洋保护。

关于栖息地质量的前人研究主要集中在几个方面：
(1) 生态系统服务：指人类从生态系统中获得的好处，包括供给服务、调节服务、文化服务和支持服务（Flaig等人，2025年；Hamilton等人，2025年）。栖息地质量属于支持服务范畴，其主要作用是为物种的生存和繁殖提供必要条件，从而支持生物多样性保护（Formoso等人，2025年；Solé等人，2025年）。
(2) 景观生态学：这种方法侧重于研究景观的结构、功能和过程，通过将景观与生态系统联系起来来量化区域生态质量（Klimm等人，2024年；Pioltelli等人，2024年）。常用的方法包括连通性分析、斑块分析和破碎化分析（Kubacka等人，2022年；Kleemann等人，2023年）。本质上，在评估栖息地质量时，这种方法严重依赖于现有的景观分类框架（例如土地利用类型、生态功能分区）（Du等人，2025年；Kopp和Leveau，2025年）。当这些框架不可用时，其适用性会受到限制。
(3) 物种丰度与多样性：这是评估生态系统健康的重要指标，主要体现在数量特征和结构特征上。物种丰度指的是给定区域内个体数量或物种生物量（Barnett和Garrick，2024年），而物种多样性则表示物种数量及其在生态系统中的分布（Edmonds等人，2024年）。常用的方法包括Shannon指数和Simpson指数（Nagendra，2002年；Bandanaa等人，2024年）。
(4) 其他方法：例如微生物分析和基因组学（Fountain等人，2018年；Ciraolo等人，2023年）。这些方法倾向于从微观角度解释生态过程和生物多样性。尽管它们提供了更详细的生态信息，但高度依赖于专门的技术和设备。

陆地系统和海洋系统之间的差距显而易见，历史上生态保护更多地集中在陆地生态系统上（Ryu等人，2011年；Delevaux等人，2024年）。与陆地不同，海洋没有一个成熟的景观分类框架，其生态评估更多依赖于水质指标，如叶绿素和浊度（Votsi，2023年；Tang，2024年）。近年来，随着多源数据的不断积累和整合，海洋生态评估的内容逐渐丰富。然而，人类对海洋的探索仍然非常有限，许多海洋区域仍然未被探索（Coppola等人，2022年；Merrifield等人，2023年）。因此，在进行海洋相关应用研究时，仍需要充分利用现有的研究成果。物种及其环境是相互依赖的，食物链中的顶级捕食者在维持生态稳定方面起着关键作用（Ivajnsic等人，2020年；Declerck等人，2023年）。因此，从顶级捕食者的角度来看，海洋生态的复杂问题可以在一定程度上得到简化。珠江口是顶级捕食者（白海豚）和稀有物种的重要栖息地，其栖息地质量对区域可持续发展具有重要意义（Cheung等人，2020年；Yong等人，2025年）。目前，尽管海洋保护的研究集中在不同的专业领域，但对现有研究的全面回顾表明，水温、深度、叶绿素和浊度是描述栖息地条件的重要变量，因为它们与水质和浮游生物密切相关（Lin等人，2021年；Kahsay等人，2022年），并支持白海豚的生存和发展（Katlane等人，2023年；Yong等人，2023年）。此外，栖息地质量涉及复杂的空间过程，特别是在河口地区，这使得空间分析对于支持空间治理至关重要。趋势分析为栖息地质量的空间过程提供了宝贵的见解（Magerl等人，2022年；Mumtaz等人，2025年），但在描述复杂的空间关系方面仍存在局限性。几何映射可以通过形状-数量转换来投影空间关系（Blaschke等人，2018年；Westerholt和Acedo，2025年），从而有助于简化空间关系。虽然这两种方法在理论上互补，但在应用上尚未充分整合，这限制了栖息地质量趋势的空间表达。此外，针对生态保护，现有研究使用回归分析和机器学习等方法加深了对生态系统空间异质性和相似性的理解（Wang等人，2024年；Chen和Li，2025年）。然而，当转向空间治理时，如何将空间特征转化为差异化的治理措施仍需进一步探讨。因此，有必要开发一个综合框架，以满足空间治理需求，并加强生态保护与空间治理之间的联系。

珠江口位于人类活动频繁的地区（Zhang等人，2008年；Ni等人，2024年），目前正处于平衡保护与发展的探索阶段。本研究旨在探索河口栖息地质量的空间时间模式，并通过分析根本原因，提出空间治理的建议，以提高生态保护效率并促进区域可持续发展。本研究有三个主要贡献：
(1) 提出一个从理论推导到治理分析的全面栖息地研究框架；
(2) 探索河口栖息地的空间时间模式及其根本原因；
(3) 为河口海岸的空间治理提供支持。

理论框架
本研究框架由三个主要部分组成（图1）：
宏观理论：可持续发展目标（SDGs）和社会-生态系统（SES）分别为海洋栖息地质量的研究提供了理论框架和实际指导（Todd等人，2019年；Lee等人，2020年）。SES重点研究人类活动与自然环境之间的动态互动、共同演化和韧性治理（Ostrom，2009年；Kimengsi等人，2025年）。

几何趋势模型
基本空间、缓冲空间和动态空间分别对应核心区域、缓冲区域和变化区域。趋势分析模型从一维空间角度量化时间序列数据中的趋势，以定义栖息地质量动态变化的范围。这包括Theil-Sen（Sen）（Shanmugam和Lakshmanan，2025年）、Mann-Kendall（MK）（Sen和Sisman，2024年）和Hurst（Woszczek等人，2025年）。

栖息地质量的演变分析
从空间上看，珠江口的栖息地质量表现出明显的空间梯度（图5a）。近岸区域的栖息地质量变化显著，空间异质性更强，尤其是在河口区域；而在离岸区域，栖息地质量更稳定，空间异质性较弱（图5b）。离岸20公里范围内的栖息地分布和时间变化与陆地污染源和河口过程密切相关。

与其他研究的比较
沿海地区的特点是人类与海洋的频繁相互作用（Lukyanova等人，2025年；Zhang等人，2025年），河口栖息地和生物群落会随着沿海开发的强度和空间配置而发生显著变化（Partyka和Peterson，2008年）。这与本研究揭示的栖息地质量空间模式一致。人类活动（如填海造地和河道建设）显著改变了珠江口的自然过程（Wei等人，2021年）。

结论
本研究开发了一个综合的“理论-推导-分析”框架，用于评估珠江口的栖息地。研究结果揭示了明显的空间模式和复杂的人类干扰机制，为空间治理提供了关键见解。结果表明，栖息地质量存在明显的时间空间梯度，近岸和河口区域的生态风险更高，空间异质性更强。虽然总体而言……

作者贡献声明
Maolin Li：数据整理、调查、软件使用、可视化、撰写-审阅与编辑、方法论、正式分析、初稿撰写。
Mingbao Chen：撰写-审阅与编辑、验证、资源收集、方法论、调查、正式分析。

利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的报告内容。

致谢
我们感谢编辑和审稿人对该论文的宝贵意见。我们还要感谢海洋保护与综合治理跨学科团队（MCIGI）的支持和协助。本研究由南方海洋科学与工程广东实验室（珠海）（编号SML2020SP002）资助。

Maolin Li | Mingbao Chen
澳门科技大学海洋发展中心，中国澳门特别行政区999078