海草碳对毛里求斯岛周边沿海海洋生态系统的贡献（西印度洋）

《Science of The Total Environment》：The contribution of seagrass carbon to coastal marine ecosystems around the island of Mauritius, Western Indian Ocean

　　

理解海洋植被在塑造沿海碳动态和支持生产力方面的作用，对于进行稳健的生态和社会经济评估以及制定有效政策至关重要。研究人员采用稳定同位素分析（δ¹³C和δ¹⁵N）研究了海草碳作为毛里求斯岛周围不同营养级（即浮游、滤食和啃食）重要无脊椎动物营养来源的重要性。同位素混合模型证实了海草碳在三个营养级中的高同化水平（浮游动物的膳食比例为35%至95%，海胆 *Echinometra mathaei* 为34%至59%，双壳类 *Pinna muricata* 为14%至34%）。消费者对海草的依赖程度受海草草甸相对覆盖度和健康状况的特定地点趋势强烈影响（即在观察到海草流失的地点，膳食重要性下降）。因此，海草健康与海洋无脊椎动物的饮食直接相关，其中许多无脊椎动物对手工渔业和本地蓝色经济至关重要。通过整合新颖的同位素数据和生态模型，研究人员表明毛里求斯的海草草甸与海洋猎物物种表现出紧密的营养耦合，突显了它们作为近岸生产力引擎的重要性，并强调了在整个西印度洋对其进行保护和恢复的迫切需要。

**海草碳对毛里求斯浅海食物网的贡献：基于稳定同位素的营养连接评估**

**1. 研究背景与科学问题**

海草草甸是沿海海洋生态系统的重要组成部分，为海洋生物提供育幼场、觅食地、庇护所及直接或间接的食物来源，同时支撑着营养循环、沉积物稳定和碳封存等多项生态系统服务。然而，近年来沿海开发、污染和气候变化对海草栖息地造成了日益严重的压力。西印度洋地区，尤其是毛里求斯周边，快速城镇化、旅游活动和不合理的捕捞方式已导致多处海草覆盖度下降。尽管毛里求斯海域记录有五种海草（*Thalassodendron ciliatum*、*Halodule uninervis*、*Halophila ovalis*、*Halophila stipulacea*、*Syringodium isoetifolium*），但以往研究多集中于海草绘图、物种组成和威胁评估，对其碳储量、封存速率及营养连接缺乏量化认识。特别是，海草碳如何通过食物网传递并支持沿海生产力，在毛里求斯乃至整个西印度洋仍属空白。这一数据缺失限制了碳融资机制和国家碳核算框架的建立，也阻碍了基于生态系统的保护政策制定。为此，研究人员旨在通过稳定同位素分析，量化海草衍生碳对毛里求斯浅海食物网中代表性无脊椎动物（浮游动物、海胆 *Echinometra mathaei* 和双壳类 *Pinna muricata*）的饮食贡献，并探讨海草覆盖度变化对消费者营养来源的影响，为海草生态系统的保护和管理提供科学依据。

**2. 主要技术方法**

研究于2024年6月（南半球冬季）在毛里求斯岛周围五个位点（Albion、Mont Choisy、Poste Lafayette、Banc d'Olives、Le Morne）进行采样，这些位点呈现不同城市化程度和海草覆盖梯度。研究人员采集初级生产者（海草、大型藻类 *Sargassum* spp.、红树 *Rhizophora mucronata*、滨海植物 *Terminalia catappa* 和 *Thespesia populnea*、浮游植物）及消费者（浮游动物、*E. mathaei* 和 *P. muricata*）样本。所有样本经处理后，利用连续流同位素比质谱仪测定δ¹³C和δ¹⁵N值。随后采用贝叶斯混合模型（MixSIAR）估算各生产源对消费者饮食的贡献，并通过协方差分析（ANCOVA）检验海草覆盖度与饮食贡献的关系。统计检验包括Kruskal-Wallis检验、Dunn事后比较和置换多元方差分析（PERMANOVA）。

**3. 研究结果**

**3.1 初级生产者的稳定同位素比值**
不同初级生产者的δ¹³C和δ¹⁵N值存在显著差异。滨海植物（红树和陆生植物）δ¹³C最为贫化，而海草、藻类和浮游植物δ¹³C相对富集。海草种类间δ¹³C在各位点内无显著差异，但δ¹⁵N存在种间和位点差异。PERMANOVA结果显示，生产者类群间存在清晰的同位素分化（R2=0.493, p=0.001），而位点单独效应较小（R2=0.027, p=0.652），但“位点×类群”交互作用显著（R2=0.510, p=0.001），表明位点条件影响类群间的差异程度。

**3.2 常见消费者的食性重建**
混合模型结果显示，浮游动物饮食中海草碳贡献在多数位点超过80%（除Albion为32%），Albion位点以浮游植物贡献为主（60%）。海胆 *E. mathaei* 在海草优势位点（Banc d'Olives和Poste Lafayette）的饮食中海草平均贡献为52%，而在Albion位点海草贡献下降，与浮游植物和藻类相当。双壳类 *P. muricata* 仅在两个位点获得样本，其饮食以藻类为主（平均69%），海草为第二重要来源（平均27%），滨海植物贡献较低（平均3%）。

**3.3 海草覆盖度对消费者食性的影响**
ANCOVA显示，海草覆盖度与饮食贡献的关系在三种消费者之间无显著差异（交互项F?,?=2.744, p=0.177），但消费者类型和海草覆盖度的主效应显著（分别p=0.003和p=0.011）。针对浮游动物的线性回归表明，海草覆盖度每下降1%，浮游动物饮食中海草贡献相应下降1.18%（p=0.018）；海胆和双壳类也呈现类似正向趋势，但未达到统计学显著（p=0.187和p=0.199），可能与样本量较小有关。

**4. 讨论与结论**

**讨论总结**：本研究首次在毛里求斯利用稳定同位素分析揭示海草碳对浅海食物网的营养贡献。海草碳是浮游动物（平均80%）和海胆（平均48%）的主要碳源，也是 *P. muricata* 的重要碳源（平均24%）。海草碳贡献随海草覆盖度降低而下降，尤其在Albion位点，该处海草几乎完全消失，消费者转向依赖浮游植物，表明栖息地丧失可导致碳流从底栖向浮游系统转移。这种转移可能对更高营养级和渔业生产力产生级联效应。研究还指出，海草与消费者之间的紧密营养耦合强化了海草作为近岸生产力引擎的角色，其保护与恢复不仅关乎生物多样性，也直接影响沿海生计和蓝色经济。尽管 *P. muricata* 的饮食以藻类为主，但海草仍占相当比例，且其在Albion缺样可能反映了海草损失导致的种群衰退。

**结论翻译**：总之，研究人员表明，海草碳是毛里求斯沿海水域碳库的主导成分，并被支撑更高营养级（包括具有重要生态意义的渔业物种）的食物网关键组成部分（无脊椎动物）广泛同化。通过将海草状况与营养途径和碳流联系起来，本研究为将海草生态系统纳入自然资本框架、渔业管理和蓝色碳政策提供了生物物理基础，即使在尚无直接经济估值的情况下也是如此。社区、管理者和政策制定者日益认识到这些生态系统服务，对于将生态学理解转化为有效的保护和恢复策略至关重要，尤其是在生计仍与健康沿海生态系统密切相连的发展中小岛屿国家。鉴于某些地点已报告重大海草损失，这些知识尤为重要，突出了保护和潜在恢复的必要性。本研究确定的生态关系为未来的生态系统服务评估（包括潜在栖息地丧失的早期预警）、自然资本核算和政策制定提供了科学基础。同时，它也回应了近期关于加强西印度洋研究和保护工作、以及向公众和决策者推广海草生态系统多样化服务的呼吁（Gullstr?m et al., 2018）。总体而言，本研究有助于编制当前生态系统健康报告卡，并指导毛里求斯及印度-太平洋地区其他岛屿浅海水域的管理政策。最后，研究人员倡导开展更多研究，以理解西印度洋海草韧性和功能的时空变异及生物调控因素。