《Aquatic Ecology》:Microalgae on anuran skin: evidence of potential epizoochorous transport in coastal wetlands
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淡水微藻是水生生态系统的关键组成部分,但其扩散机制仍知之甚少。鸟类、哺乳动物和无脊椎动物的介导扩散已有文献记载,然而两栖动物在自然条件下对微藻运输的作用仍 largely unknown。研究人员在巴西南部沿海平原的滨海湿地进行了一项野外调查,以探究草地和沙丘
淡水微藻是水生生态系统的关键组成部分,但其扩散机制仍知之甚少。鸟类、哺乳动物和无脊椎动物的介导扩散已有文献记载,然而两栖动物在自然条件下对微藻运输的作用仍 largely unknown。研究人员在巴西南部沿海平原的滨海湿地进行了一项野外调查,以探究草地和沙丘生境中八种无尾目动物的潜在体表传播。共采集320只个体,12.81%的蛙体表附着有微藻。记录到隶属于三个纲(接合藻纲Zygnematophyceae、绿藻纲Chlorophyceae和羽藻纲Ulvophyceae)的11个分类单元,其中丝状丝藻属(Ulothrix)和鞘藻属(Oedogonium)最为常见且丰度最高。每只蛙皮肤上的微藻丰富度和丰度在生境间无显著差异,但群落组成存在显著差异:草地蛙上的微藻群落更为异质,而沙丘蛙上的群落更为同质且以丝状分类单元为主。记录到的所有微藻均为淡水种,表明与水生环境的接触驱动了潜在运输。这些结果提供了野外证据,证明两栖动物可作为淡水微藻的潜在传播媒介,并表明即使低频传播事件也可能有助于活性藻细胞在局域尺度的再分布以及湿地镶嵌景观中微藻群落的连通性。淡水微藻是水生生态系统的关键组成部分,但其扩散机制仍知之甚少。鸟类、哺乳动物和无脊椎动物的介导扩散已有文献记载,然而两栖动物在自然条件下对微藻运输的作用仍 largely unknown。研究人员在巴西南部沿海平原的滨海湿地进行了一项野外调查,以探究草地和沙丘生境中八种无尾目动物的潜在体表传播。共采集320只个体,12.81%的蛙体表附着有微藻。记录到隶属于三个纲(接合藻纲Zygnematophyceae、绿藻纲Chlorophyceae和羽藻纲Ulvophyceae)的11个分类单元,其中丝状丝藻属(Ulothrix)和鞘藻属(Oedogonium)最为常见且丰度最高。每只蛙皮肤上的微藻丰富度和丰度在生境间无显著差异,但群落组成存在显著差异:草地蛙上的微藻群落更为异质,而沙丘蛙上的群落更为同质且以丝状分类单元为主。记录到的所有微藻均为淡水种,表明与水生环境的接触驱动了潜在运输。这些结果提供了野外证据,证明两栖动物可作为淡水微藻的潜在传播媒介,并表明即使低频传播事件也可能有助于活性藻细胞在局域尺度的再分布以及湿地镶嵌景观中微藻群落的连通性。
**研究背景与问题**
淡水微藻是水生生态系统的基础组分,参与初级生产、养分循环和食物网动态。然而,由于微藻个体微小且主动运动能力有限,其空间分布高度依赖连接水生栖息地的扩散过程。在微生物生态学中,扩散被认为是塑造群落构建的关键过程之一,与环境筛选、生态漂变和多样化共同作用。尤其在湿地网络这类空间结构化景观中,扩散连接局域群落并驱动淡水集合群落动态。
动物介导的微藻运输已在鸟类、哺乳动物和无脊椎动物中有记载,主要通过体内传播和体表传播两种机制。两栖动物因频繁在水体与陆地环境间移动,理论上具备作为被动传播媒介的条件。已有研究表明无尾目可携带 testate amoebae、纤毛虫和轮虫等微型水生生物,但其在自然条件下对淡水微藻的运输作用仍有待探索。现有两栖动物介导微藻运输的证据大多来自受控条件下的单一物种实验,野外实际状况不明。
沿海湿地因其周边生境基质的物理化学特征差异,可能影响微藻可利用性和传播媒介与繁殖体之间的互作。例如草地湿地通常保水性和养分条件较好,而沙丘湿地偏砂质且贫瘠。此外,微藻自身的生长型也会影响体表附着的可能性:丝状形态和胞外黏液有助于附着和耐旱。本研究即针对上述知识缺口,在巴西南部沿海平原的草地和沙丘生境中开展野外调查,以无尾目皮肤附生微藻为研究对象,探究其群落组成、生境间差异以及生长型分布特征。
**主要技术方法概述**
研究于2024年4月至6月冷湿季在巴西Rio Grande市的8个采样点(草地4个、沙丘4个)进行,样本队列来源为巴西南部沿海平原的天然湿地。夜间使用头灯进行主动搜索,仅采集在陆地基质中主动移动的无尾类个体以避免水体接触造成的污染。每只蛙用清洁塑料容器捕捉,并以蒸馏水冲洗体表,冲洗液在4℃暗处冷藏保存,随后在立体显微镜下人工分离微藻个体,并利用光学显微镜拍照和分类鉴定。统计分析采用了广义线性模型(GLM)、Wilcoxon秩和检验、基于Hellinger转化的Bray-Curtis相异度主坐标分析(PCoA)、置换多元方差分析(PERMANOVA)和多元离散度分析(PERMDISP),以及Fisher精确检验。
**研究结果**
**微藻检出与总体特征**:共采集320只无尾类个体,隶属4科8种。其中12.81%(41只)的蛙体表附着至少一种微藻。共记录到11个分类单元,分属接合藻纲(Zygnematophyceae)、绿藻纲(Chlorophyceae)和羽藻纲(Ulvophyceae)。丝藻属(Ulothrix)和鞘藻属(Oedogonium)为最常见且丰度最高的分类单元。每只携带微藻的蛙平均携带1.33个分类单元和5.39个微藻个体。生境间携带概率无显著差异(GLM,p = 0.747)。
**丰富度与丰度的生境间比较**:基于Wilcoxon秩和检验,蛙皮肤上微藻的丰富度(p = 0.326)和丰度(p = 0.103)在草地与沙丘生境间均无显著差异。
**群落组成与异质性**:基于Hellinger转化丰度数据的Bray-Curtis相异度分析显示,无尾类皮肤微藻群落组成在生境间存在显著差异(PERMANOVA,F = 10.857,R
2 = 0.218,p = 0.001)。PCoA前两轴解释64.6%的总变异。PERMDISP检验表明群落离散度在生境间显著不同(F = 21.474,p = 0.001):草地生境中微藻群落异质性更高,沙丘生境中则更均一。大多数分类单元仅在草地出现,主要属于接合藻纲;只有假 Pediastrum boryanum 仅在沙丘被发现。
**生长型分布**:Fisher精确检验显示丝状与非丝状微藻在生境间的分布频率存在显著差异(p < 0.001)。丝状分类单元在沙丘生境的蛙体表记录到23次,在草地仅7次;非丝状分类单元则相反,沙丘1次、草地12次。
**宿主关联**:丝藻属(Ulothrix)宿主范围最广,出现在6种蛙体表,且在 Odontophrynus maisuma 上丰度最高;鞘藻属(Oedogonium)见于5种蛙,是 Physalaemus biligonigerus 上唯一的微藻类群。接合藻纲分类单元的宿主范围较窄,仅见于 Rhinella dorbignyi 和树蛙科(Hylidae)物种。假 Pediastrum boryanum 仅在 Leptodactylus luctator 上记录到。
**讨论与结论**
研究结果表明,无尾类确实可在自然条件下通过皮肤体表携带淡水微藻。虽然检出频率和丰度较低,但微生物扩散常经由随机且低频的事件长期累积实现。丝状形态和胞外黏液有利于微藻附着于蛙类湿润且覆有黏液的皮肤,并在短时间陆地移动中存活。不同微藻分类单元在宿主间的分布差异可能更多反映环境中的可利用性和随机附着,而非特异的宿主选择。两栖动物在湿地间的短距离重复移动模式,可能促进微藻群落的逐步再分布并增强景观尺度上的连通性。生境间微藻组成差异可能源于不同湿地类型中藻类群落的差异,但缺乏环境微藻基线数据,无法分辨环境可用性与附着选择性各自的相对作用。冷藏暗处保存可能影响部分类群的可检出性,但未观察到明显的细胞退化迹象。
原文未设独立结论部分。综合结果与讨论,主要结论为:无尾类可作为淡水微藻的潜在体表传播媒介;尽管单次传播事件频率低,但经时间累积可能对湿地镶嵌景观中微藻群落的连通性产生生态学贡献。该研究为“两栖动物参与淡水微藻扩散”提供了首个野外直接证据,拓展了对湿地生态系统微生物扩散途径的认识。未来研究应结合季节采样、传播后活性检测及与传播相关的环境因子评估,以更全面地阐明两栖动物在微藻多样性与连通性维持中的作用。