Infaunal invertebrate community relationships to water column and sediment abiotic conditions  

底棲無脊椎動物群落與水體及沉積物非生物條件的關(guān)系  

來源：Marine Biology  

海洋生物學(xué)  

 

摘要內(nèi)容：  

該研究探討了水體（如鹽度、溫度）和沉積物（如粒度、碳酸鹽化學(xué)參數(shù)）的非生物條件對潮間帶底棲無脊椎動物群落及雙殼類幼體豐度的影響。研究區(qū)域位于加拿大新不倫瑞克省的兩個(gè)海洋環(huán)境差異顯著的區(qū)域——芬迪灣（高潮差）和圣勞倫斯灣南部（低潮差）。通過2020-2021年的數(shù)據(jù)，采用多變量和單變量統(tǒng)計(jì)模型分析發(fā)現(xiàn)，碳酸鹽化學(xué)參數(shù)（沉積物pH、水體/沉積物堿度）是解釋底棲群落組成和生物指標(biāo)（物種豐富度、總豐度、雙殼類豐度）的重要驅(qū)動因素。在芬迪灣，沉積物pH解釋了16.9%的群落變異，而在圣勞倫斯灣南部，鹽度是主要驅(qū)動因素（9.8%）。研究指出，未來海洋酸化可能通過改變碳酸鹽化學(xué)條件（如pH和堿度）顯著影響底棲生物群落。  

 

研究目的：  

確定鹽度、沉積物特性（粒度、分選性）及水體/沉積物碳酸鹽化學(xué)參數(shù)如何影響潮間帶底棲無脊椎動物群落和雙殼類幼體豐度，并評估氣候變化對這些生物群落的潛在影響。  

 

研究思路：  

選擇兩個(gè)海洋環(huán)境差異顯著的區(qū)域（芬迪灣和圣勞倫斯灣南部）。  

 

在2020-2021年進(jìn)行季節(jié)性采樣，收集水體和沉積物的非生物參數(shù)（鹽度、溫度、pH、堿度、粒度等）及底棲生物樣本。  

 

使用多變量分析（PERMANOVA、DISTLM）和廣義線性混合模型（GLMM）分析非生物變量對群落組成及生物指標(biāo)的影響。  

 

結(jié)合時(shí)空變化（站點(diǎn)和采樣日期）評估區(qū)域差異。  

 

測量的數(shù)據(jù)：  

水體參數(shù)：鹽度、溫度、pH、堿度（圖4、5、6，表3）。  

 

 

 

 

 

沉積物參數(shù)：  

 

碳酸鹽化學(xué)：沉積物pH剖面（0-3 cm深度）、沉積物堿度（圖4、5，表3）。  

 

物理特性：粒度（平均粒徑、分選性、峰度、偏度）、有機(jī)質(zhì)含量、碳酸鹽含量（圖4、5，表3）。  

 

 

生物數(shù)據(jù)：底棲無脊椎動物群落組成（物種豐富度、總豐度、雙殼類幼體豐度）（圖2、3，表1-2）。  

 

 

 

 

 

數(shù)據(jù)的研究意義：  

水體堿度和沉積物pH是解釋底棲群落變異的關(guān)鍵參數(shù)，表明碳酸鹽化學(xué)對底棲生物的重要性（圖4、5，表3）。  

 

鹽度和沉積物粒度分選性在圣勞倫斯灣南部影響顯著，反映了區(qū)域環(huán)境差異對生物分布的調(diào)控（圖5，表4）。  

 

 

雙殼類幼體豐度與水體堿度呈負(fù)相關(guān)，提示其可能對碳酸鹽化學(xué)變化敏感（圖7）。  

 

 

 

結(jié)論：  

碳酸鹽化學(xué)參數(shù)（沉積物pH、水體/沉積物堿度）是底棲群落的主要驅(qū)動因素，尤其在芬迪灣影響顯著。  

 

區(qū)域差異顯著：芬迪灣以沉積物pH為主導(dǎo)，圣勞倫斯灣南部以鹽度為主導(dǎo)。  

 

底棲群落對碳酸鹽化學(xué)的敏感性表明，未來海洋酸化可能通過改變pH和堿度影響生態(tài)系統(tǒng)功能。  

 

雙殼類幼體豐度與碳酸鹽化學(xué)的關(guān)聯(lián)性突出其作為氣候變化敏感指示物種的潛力。  

 

丹麥Unisense電極測量數(shù)據(jù)的意義：  

使用Unisense微電極（pH-500）測量沉積物pH剖面（0-3 cm深度，0.5 cm間隔），其高分辨率數(shù)據(jù)揭示了沉積物內(nèi)部化學(xué)環(huán)境的垂直異質(zhì)性。這種高精度測量能捕捉到沉積物-水界面附近的微環(huán)境變化，例如：  

酸化熱點(diǎn)檢測：在芬迪灣站點(diǎn)RH，沉積物pH在2021年顯著下降（圖4），可能與微生物活動或有機(jī)質(zhì)分解導(dǎo)致的局部酸化相關(guān)。  

 

生物地球化學(xué)關(guān)聯(lián)：沉積物pH與堿度的組合分析（圖4）表明，pH變化與碳酸鹽溶解/沉淀過程相關(guān)，影響底棲生物的鈣化能力（如雙殼類幼體）。  

 

生態(tài)意義：沉積物pH在芬迪灣解釋了16.9%的群落變異（表4），證實(shí)其對底棲生物分布的直接調(diào)控作用，尤其是對pH敏感物種（如多毛類Tubificoides benedii）的豐度影響顯著。  

 

這些數(shù)據(jù)為理解沉積物微環(huán)境對底棲生物的生理脅迫（如酸化）提供了關(guān)鍵證據(jù)，并為預(yù)測未來海洋酸化對潮間帶生態(tài)系統(tǒng)的沖擊奠定了基礎(chǔ)。