《Quaternary International》:Biogeographic regionalization of benthic ostracods across the Southwestern Atlantic continental shelf
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摘要西南大西洋南部大陆架涵盖了南半球最广阔且生产力最高的海洋平台之一,其特征是由巴西–马尔维纳斯汇合处、拉普拉塔河水羽流和巴塔哥尼亚潮汐锋驱动的尖锐海洋学和沉积学梯度。这些动态环境体制强烈调节区域和局部生物多样性,塑造底栖群落的结构和分布。其中,介形虫因其对环境变化的高度敏感
摘要
西南大西洋南部大陆架涵盖了南半球最广阔且生产力最高的海洋平台之一,其特征是由巴西–马尔维纳斯汇合处、拉普拉塔河水羽流和巴塔哥尼亚潮汐锋驱动的尖锐海洋学和沉积学梯度。这些动态环境体制强烈调节区域和局部生物多样性,塑造底栖群落的结构和分布。其中,介形虫因其对环境变化的高度敏感性而脱颖而出,使其成为环境和古海洋学条件的良好指示物。然而,尽管具有生态和古海洋学相关性,该区域介形虫的当前分布仍未得到很好的表征。
利用 50 个标准化至 1° × 1°空间网格的群落来源协调数据库,我们检查了阿根廷大陆架(0–200 米深)的介形虫群落。层次聚类和指示物种分析 (IndVal) 识别出七个连贯的生物地理省,每个省由不同的指示分类群和环境设置表征。非度量多维标度 (NMDS) 揭示群落结构主要受温度–营养盐梯度、深度和底层氧化控制。产生的省份划定了一个清晰的过渡,从寒冷、富含硝酸盐和氧气充足的巴塔哥尼亚大陆架到受拉普拉塔河影响的温暖、河口和季节性分层的北部区域。
这一区域化划分提供了沿西南大西洋大陆架底栖介形虫的首个全面生物地理框架,并为未来的古海洋学重建、生物多样性评估和环境监测建立了参考基线。
引言
南美锥体大陆架(约 35–55°S, 50–65°W)位居南半球最宽且生产力最高的大陆架之一 (Acha 等,2004)。其阶梯状形态反映了产生不同深度广阔台地的连续第四纪海侵 (Violante 等,2014)。海洋动力学主要受巴西–马尔维纳斯汇合处 (BMC) 支配,在此处,温暖的咸性亚热带水体在 38°S 附近与寒冷的亚南极水体相遇 (Maamaatuaiahutapu 等,1998)。这个尖锐的温盐锋产生了强梯度、涡旋和垂直混合,增强了营养盐供给并维持了大陆架上的高生产力 (Acha 等,2004; Romero 等,2006)。
拉普拉塔河的淡水输入构成了北部大陆架的主要大陆影响,排出约 710 km3/年的河水和约 1.6 × 108吨/年的细沉积物 (Piola 等,2005)。富含悬浮物和营养盐的河口羽流季节性向海延伸超过 300 公里,改变了超过 200,000 km2范围内的盐度、浊度和分层 (Piola 等,2005; M?ller Jr 等,2008)。其位置具有强烈的季节性,在夏季向东南方向扩展,在冬季不同的风制下收缩 (Campos 等,2000)。在该系统内,桑博隆湾充当一个由再悬浮和再循环过程主导的半封闭滞留盆地,与相邻的外大陆架动力学形成对比 (Parker 等,1996; Codignotto 等,2012)。
38°S 以南,沉积物供给转向风成黄土和土壤侵蚀。西风将富含铁、硅酸盐和营养盐的潘帕尘土输送到大陆架 (Razik 等,2015),而巴塔哥尼亚的强阵风诱发了局部沿岸上升流,将富含硝酸盐的次表层水体带到真光层 (Acha 等,2004)。因此,巴塔哥尼亚大陆架 (41–55°S) 的特征是河流输入最少、强风强迫和持续上升流,由于人口密度低且工业稀少,人为营养盐供给有限。尽管与北部大陆架存在这些对比,生物生产力仍然很高,特别是在瓦尔德斯、陆坡锋和米特雷半岛等锋面系统沿岸 (Carreto 等,1995)。
这种水文和沉积体制的镶嵌体在阿根廷大陆架上产生了多样的生态位。扩散潜力低的底栖生物,如介形虫,对温度、盐度、氧气和营养盐可用性的环境梯度特别敏感 (Yasuhara 等,2014; Zeppilli 等,2015)。它们在近代和化石沉积物中都丰富的方解石质壳瓣,提供了卓越的埋藏学保存和生态保真度。因此,介形虫群落被广泛认为是古海洋学和气候研究中重建盐度、温度和河流影响的高分辨率生物指示剂 (Whatley 等,1982; Maddocks, 1983)。
尽管具有潜力,西南大西洋介形虫的分布仍记载不足。在阿根廷大陆架上,Bernasconi 和 Cusminsky (2020) 提供了最早的几次系统调查之一,强调了整理好的、标准化数据集的必要性。在巴西,Machado 等 (2020) 证明了介形虫在划定生物地理省方面的实用性,但针对从拉普拉塔河到巴塔哥尼亚地区的整合生物地理框架尚不存在。
本研究通过建立西南大西洋大陆架 (0–200 米) 的生物地理区域化来解决这一空白。我们依赖于经过严格整理的介形虫数据集,具有分类学验证、水深插补和空间标准化。结果为西南大西洋的古生态重建、生物多样性监测和环境影响评估提供了基线。
章节片段
数据来源与预处理
群落数据集汇编自多个来源,特别强调 Brand?o (2020a, 2020b; 附录 1) 的数据库,该数据库代表了南大西洋介形虫最全面的现代清单之一,以及 Bernasconi 和 Cusminsky (2020) 的区域参考作品,后者为阿根廷边缘提供了更新的分类学基线。此外,还纳入了 Whatley 等 (1982) 的开创性数据集,提供了一个仍然相关的历史基准
结果
处理数据库后,定义了 117 个 1° × 1°(纬度 × 经度)的网格单元,平均丰富度为 30 种。评估了四个标准来确定最佳的树状图切割:肘部法则(约 80%,三组),Mojena 检验(约 50%,13 组),平均轮廓宽度(约 50%,13 组),以及 75% 的固定阈值,后者产生了七个群落组的中间且具有生态学信息的划分。选择了最后一个标准,识别出
讨论
第一个 NMDS(图 4)揭示了西南南大西洋大陆架介形虫群落清晰且连贯的空间结构。低应力值 (<0.1) 表明稳健的二维拟合,确保站点间的生态距离以高保真度表示。主要的 NMDS 轴表达大规模环境梯度,主要是纬度(与温度和生产率相关)和水深(与底层稳定性相关和
结论
本研究得以建立西南南大西洋大陆架 (0–200 米) 底栖介形虫的生物地理区域化,识别出七个具有生态、空间和海洋学连贯性的明确省份。这些省份的分布清晰地反映了大陆边缘的物理化学、水深和沉积学梯度,以及洋流、海洋锋面、河流输入和潮汐动力的综合影响。
每一
CRediT 作者贡献声明
R.S. Martín: 概念化,数据管理,形式分析,调查,方法学,项目管理,软件,监督,验证,可视化,撰写 – 原稿,撰写 – 审阅与编辑。 G.R. Díaz: 数据管理,形式分析,调查,撰写 – 原稿,撰写 – 审阅与编辑。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文报告工作的竞争财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢“唐·巴勃罗·格罗布”安第斯研究所 (IDEAN, UBA-CONICET) 和生物多样性与实验生物学系 (DBBE, FCEN, UBA),两者均位于布宜诺斯艾利斯大学理科与自然科学学院,布宜诺斯艾利斯大学,提供了工作空间和机构支持。
R.S. Martín|G.R. Díaz
大陆与海洋环境测深实验室 (SACMa)。“唐·巴勃罗·格罗布”安第斯研究所,国家科学技术研究委员会。布宜诺斯艾利斯大学,理科与自然科学学院,Intendente Güiraldes 2160 号。大学城 - 二号馆,布宜诺斯艾利斯自治市,C1428EGA, 阿根廷