《Diversity》:Assessing the Diversity and Spatial Distribution of Sensitive Benthic Macroflora Along the Aegean Coast of Türkiye: An Integrated Ecological Approach
编辑推荐:
敏感底栖大型植物(sensitive benthic macroflora)被广泛认为是海岸生态系统生态质量的重要指示生物。研究人员调查了土耳其爱琴海岸敏感底栖大型植物的多样性与空间分布,并评估其与理化变量、营养盐浓度以及采用大型藻类—土地利用简化指数(Mac
敏感底栖大型植物(sensitive benthic macroflora)被广泛认为是海岸生态系统生态质量的重要指示生物。研究人员调查了土耳其爱琴海岸敏感底栖大型植物的多样性与空间分布,并评估其与理化变量、营养盐浓度以及采用大型藻类—土地利用简化指数(Macroalgae-Land Uses Simplified Index, MA-LUSI)量化的非生物压力之间的关系。2022年春、夏、秋三季调查25个海岸站点,记录到91个敏感分类单元,包括30种褐藻、52种珊瑚藻门红藻、4种绿藻和5种海草。基于Bray–Curtis相异度的聚类热图用于利用存在—缺失数据和百分比盖度数据评估群落组成空间格局,而典型对应分析(Canonical Correspondence Analysis, CCA)用于检验敏感海底植物群落与环境变量关系。存在—缺失热图因?zmir-Bostanl?敏感分类单元丰富度明显更低且分类组成独特,将其与其余站点清楚区分。百分比盖度热图也显示站点间空间变异显著,反映敏感生境构建类群丰度与分布差异。CCA表明敏感海底植物群落与局地环境梯度存在明确关系,若干中、南部爱琴海站点与敏感生境构建类群密切相关。MA-LUSI值从G?k?eada的0.94到?zmir-Bostanl?的11.25,显示人为压力空间差异显著。总体结果表明,敏感底栖大型植物可提供可靠环境质量指示,并对土耳其爱琴海岸海岸生态系统的生态评估、长期监测与保护具有重要作用;通过识别生态退化区域,本研究还为高人为压力海岸区优先保护与修复行动提供科学依据。
研究背景方面,底栖大型植物(benthic macroflora)由大型藻类(Ochrophyta、Rhodophyta、Chlorophyta)与海草构成,是海岸生态系统重要组分,其构建的三维生境为众多物种提供摄食、庇护和育幼场所,并支撑初级生产与食物网功能。近几十年,气候变化与人为压力导致底栖生境丧失,已成为全球关注问题。地中海保护优先类群包括树冠型褐藻(Cystoseira、Sargassum)、造礁型钙化红藻(Corallina、Lithophyllum)以及海草草甸(Posidonia、Zostera、Cymodocea)。长寿命、造栖型类群在高生态状况下典型存在,在富营养化、光可用率下降等压力下衰退或被机会主义藻类替代,因此被用作生物质量要素(Biological Quality Elements, BQE)评估生态状况。欧盟水框架指令(Water Framework Directive, WFD; 2000/60/EC)与海洋战略框架指令(Marine Strategy Framework Directive, MSFD; 2008/56/EC)均要求以BQE评估海岸水生态状况。地中海已发展出生态评价指数(Ecological Evaluation Index, EEI/EEI-c)、岩岸大型藻质量指数(Rocky Macroalgae Quality Index, R-MaQI)、大型藻质量指数(Macroalgal Quality Index, MaQI)和岩岸与上底带岩岸群落制图(Cartography of Littoral and Upper-Sublittoral Rocky-Shore Communities, CARLIT)等工具。土耳其爱琴海岸已报告527个底栖大型藻类分类单元,但将敏感底栖大型植物与理化变量、营养盐及以MA-LUSI表征的陆源压力综合研究仍有限,因此亟需开展区域响应研究以支持保护、监测与管理。
该论文发表在《Diversity》。研究人员沿土耳其爱琴海岸自Enez至Bozburun设置25个海岸站点,于2022年春、夏、秋采集底栖大型植物,鉴定后按生态状态组(Ecological Status Group, ESG)筛选敏感类群,并结合现场理化测定、营养盐分析与MA-LUSI计算,利用Bray–Curtis相异度聚类热图与CCA分析空间格局及环境关系,得出敏感底栖大型植物可指示生态质量、?zmir-Bostanl?为典型退化站点、中南部站点与造栖类群密切相关的结论。研究意义在于为土耳其爱琴海岸提供高分辨率空间基线,支持海岸生态系统基管理、优先修复与长期监测。
主要关键技术方法如下:研究人员沿土耳其爱琴海岸选取25个海岸站点作为样本队列,于2022年春季、夏季和秋季开展调查;在潮间带至约40 m深度通过徒手、浮潜与SCUBA潜水采集底栖大型植物样本,经形态与解剖特征鉴定并按ESG筛选敏感类群;现场用多参数水质仪测定水温、pH、溶解氧、电导率和盐度,实验室按标准方法测定正磷酸盐与铵浓度;以CORINE土地覆盖数据库在站点1.5 km缓冲区内计算MA-LUSI;对存在—缺失与平方根转换后的百分比盖度数据分别计算Bray–Curtis相异度,采用平均连接层次聚类生成聚类热图,并利用vegan包实施CCA,以ComplexHeatmap、ggplot2等绘图。
研究结果部分,3 结果(3 Results)中,研究人员共记录91个敏感海底植物分类单元,包括5种海草、30种褐藻、52种珊瑚藻门红藻和4种绿藻。理化与营养盐结果显示均值pH为8.20、水温19.91 °C,?zmir-Bostanl?溶解氧最低、磷酸盐与铵最高。存在—缺失聚类热图基于41个敏感类群,将?zmir-Bostanl?与其余站点清楚分离,Enez与G?k?eada也具不同发生格局。基于存在—缺失的CCA前两轴分别解释约束惯量36.7%与31.4%,Ild?r、Ayval?k、G?kova Bay、Bodrum、Ku?adas?、Bozburun-1、Bozburun-2、Dat?a、Akyaka等中南部站点与敏感造栖类群相关,?zmir-Bostanl?与总磷和高铵浓度相关。百分比盖度聚类热图显示Posidonia oceanica、Gongolaria barbata、Cystoseira compressa及多种钙化红藻的盖度空间分异。基于盖度的CCA前两轴解释27.4%与20.8%,G?kova Bay、Bodrum、Ku?adas?、Bozburun-1、Bozburun-2、Dat?a、Akyaka沿盐度与电导率梯度与Ericaria corniculata、Sargassum vulgare、Titanoderma pustulatum、Neogoniolithon setchellii、Jania pedunculata var. adhaerens相关;Gongolaria barbata与?zmir-Bostanl?、?andarl?及高总磷相关;Ericaria corniculata与Ericaria crinita与?e?me、Bodrum等高温站点相关。MA-LUSI值空间差异大,最高为?zmir-Bostanl?的11.25,最低为G?k?eada与Bozburun-2的0.94。
讨论部分,研究人员指出敏感造栖底栖大型植物是地中海海岸高价值组分,生长慢且对扰动敏感,为优先保护对象。?zmir-Bostanl?高铵、高磷酸盐、低溶解氧与其在多元分析中孤立位置一致,说明富营养化与陆源压力可导致敏感类群减少。空间变异反映局地环境塑造造栖群落,综合生物、理化、营养盐与MA-LUSI优于单一生物观测。EEI、R-MaQI、MaQI、CARLIT及珊瑚藻组合生态状态(Ecological Status of Coralligenous Assemblages, ESCA)等工具均支持造栖大型植物对退化响应灵敏。Ericaria、Gongolaria、Cystoseira s.l.、Posidonia oceanica与钙化红藻是核心敏感类群,存在—缺失与盖度联合评估具有互补价值。研究为未来多年监测、修复与污水管理提供依据。
结论部分译为:本研究对土耳其爱琴海岸敏感造栖底栖大型植物多样性与空间分布作出综合评估,凸显其作为海岸生态完整性生物指示体的价值。结果发现敏感海底植物类群在多样性、群落组成和盖度上随局地环境条件与人为压力存在显著空间变异。尤其Bostanl?表现出生态退化明确信号,包括敏感分类单元丰富度大幅降低、营养盐浓度升高和溶解氧严重耗竭,表明富营养化与海岸城市化对敏感底栖生境的不利影响。通过把存在—缺失与百分比盖度数据同理化变量及MA-LUSI评估相整合,本研究为未来生态监测与基于生态系统的海岸管理提供稳健基线。敏感海底植物组合与环境梯度间关系证明底栖大型植物对生态扰动具有响应性,支持其作为海岸环境质量可靠指示体。Ericaria、Gongolaria、Cystoseira s.l.等树冠型褐藻,以及Posidonia oceanica与钙化红藻,是爱琴海岸记录到的主要敏感造栖组分。本研究与地中海其他海岸区域观察结果一致,进一步支持敏感造栖底栖大型植物作为生态质量与人为扰动指示体的广泛适用性。总体而言,这些群落为地中海海岸生态系统的生物多样性保护、生态状况评估和长期环境监测提供有效基础。识别高人为压力海岸区凸显了靶向保护措施需求,包括改进废水管理、更严格营养盐输入管控和位点尺度生境修复。本研究为土耳其爱琴海岸基于生态系统的管理与海洋保护规划提供科学支撑,并为整个地中海海域环境质量评估作出贡献。