Benthic Microalgal Community Structure, Primary Productivity, and Fiddler Crab (Leptuca pugilator) Grazing in an Estuarine Salt Panne  

河口鹽沼洼地中底棲微藻群落結(jié)構(gòu)、初級生產(chǎn)力及招潮蟹（Leptuca pugilator）攝食研究  

來源：Estuaries and Coasts,  (2023)

《河口與海岸》，2023年 

 

摘要內(nèi)容

 

本研究首次量化了美國南卡羅來納州北灣河口（North Inlet Estuary）鹽沼洼地（supratidal salt panne）中底棲微藻（BMA）的生物量、群落組成、凈初級生產(chǎn)力（NPP）及招潮蟹（Leptuca pugilator）的攝食影響。關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)包括：  

BMA動態(tài)：BMA生物量（葉綠素a）在6-7月達(dá)峰值（16 μg chl a g?1沉積物），群落以底棲硅藻為主（>80%），藍(lán)藻次之（圖2, 圖3）。  

 

 

生產(chǎn)力：NPP在7月達(dá)中值0.51 mmol O? m?2 h?1（相當(dāng)于6.12 mg C m?2 h?1），但顯著低于河口其他生境（圖5, 圖6）。  

 

 

 

招潮蟹攝食：招潮蟹攝食球（feeding balls）與未攝食沉積物的葉綠素a濃度無顯著差異（圖7），表明其不直接消耗BMA。  

 

生態(tài)意義：鹽沼洼地對河口總初級生產(chǎn)力的貢獻(xiàn)較小（年NPP估算約22 g C m?2），但為招潮蟹提供關(guān)鍵棲息地。  

 

研究目的

量化鹽沼洼地BMA生物量、群落組成和NPP的時空變化。  

 

評估招潮蟹攝食對BMA生物量的直接影響。  

 

比較鹽沼洼地與其他河口生境（如潮間帶沙泥灘、 Spartina植被區(qū)）的BMA生產(chǎn)力差異。  

 

研究思路

采樣設(shè)計：  

 

2022年5-9月，在典型鹽沼洼地（33.3234°N, 79.2083°W）采集沉積物核心樣本（圖1）。  

 

 

測量BMA生物量（HPLC分析光合色素）、群落組成（ChemTax軟件解析）、NPP（溶解氧微剖面法）。  

 

對比招潮蟹攝食球與鄰近未攝食沉積物的葉綠素a濃度。  

方法：  

 

BMA生物量與群落：表層0.5 mm沉積物經(jīng)冷凍干燥后，用HPLC分析光合色素，ChemTax計算藻類群占比（圖2, 圖3）。  

 

NPP測量：Unisense氧微電極（25 μm尖端）原位獲取沉積物孔隙水溶解氧剖面，通過穩(wěn)態(tài)模型計算凈O?生產(chǎn)力（圖4）。  

 

 

招潮蟹攝食實驗：收集攝食球和未擾動沉積物，標(biāo)準(zhǔn)化葉綠素a濃度后比較（圖7）。  

 

測量的數(shù)據(jù)及研究意義

BMA生物量與群落組成（圖2, 圖3）  

 

數(shù)據(jù)：葉綠素a峰值16 μg g?1（7月）；硅藻占比>80%，藍(lán)藻夏季增加，綠藻僅5月可檢測。  

 

意義：揭示鹽沼洼地BMA以耐干露硅藻為主，高鹽高溫環(huán)境促進(jìn)藍(lán)藻生長，群落結(jié)構(gòu)異于潮間帶生境。  

凈初級生產(chǎn)力（NPP）（圖5）  

 

數(shù)據(jù)：NPP中值從5月0.13升至7月0.51 mmol O? m?2 h?1；與沉積物葉綠素a弱相關(guān)（r=0.55）。  

 

意義：鹽沼洼地NPP僅為潮間帶沙泥灘的1/8（圖6），表明淹水頻率是限制生產(chǎn)力的關(guān)鍵因素。  

招潮蟹攝食影響（圖7）  

 

數(shù)據(jù)：攝食球與未攝食沉積物的葉綠素a無差異（p=0.15），但不同月份生物量差異顯著（p<0.001）。  

 

意義：招潮蟹可能攝食碎屑或微生物而非BMA，推翻其作為主要BMA消費(fèi)者的假設(shè)。  

 

結(jié)論

低生產(chǎn)力貢獻(xiàn)：鹽沼洼地BMA年NPP估算僅22 g C m?2，是河口生態(tài)系統(tǒng)的次要初級生產(chǎn)者（圖6）。  

 

招潮蟹攝食策略：攝食行為未顯著降低BMA生物量，支持其以碎屑/微生物為主食的假說（圖7）。  

 

生境特殊性：高頻干露、高鹽度及沙質(zhì)沉積物塑造獨(dú)特BMA群落（硅藻-藍(lán)藻主導(dǎo)），與潮間帶生境功能迥異。  

 

氣候響應(yīng)：海平面上升可能進(jìn)一步減少鹽沼洼地面積，威脅招潮蟹棲息地及關(guān)聯(lián)生態(tài)過程。  

 

丹麥Unisense電極數(shù)據(jù)的詳細(xì)研究意義

 

Unisense氧微電極系統(tǒng)（型號OX-MR）通過毫米級分辨率溶解氧剖面量化BMA生產(chǎn)力，其研究意義包括：  

高精度生產(chǎn)力量化：  

 

電極以100 μm間隔自動剖面掃描（圖4），結(jié)合穩(wěn)態(tài)模型（Berg et al. 1998算法）計算深度積分NPP（mmol O? m?2 h?1）。  

 

意義：直接反映光照層（0-2 mm）的凈光合作用，避免離體培養(yǎng)誤差，揭示鹽沼洼地BMA光合層淺薄（<5 mm）的特征。  

原位非破壞性監(jiān)測：  

 

在近似自然條件（32°C, 1100 μmol photons m?2 s?1光照）下測量，保持沉積物結(jié)構(gòu)完整。  

 

意義：捕捉真實環(huán)境中的BMA光合活性，證實鹽沼洼地BMA無垂直遷移行為（區(qū)別于潮間帶種類）。  

機(jī)制解析：  

 

數(shù)據(jù)顯示NPP與葉綠素a濃度弱相關(guān)（r=0.55），表明環(huán)境脅迫（高頻干露、高鹽）而非生物量是限制生產(chǎn)力的主因。  

 

意義：為鹽沼洼地低生產(chǎn)力提供生理學(xué)證據(jù)，支持"淹水頻率驅(qū)動生境差異"的結(jié)論（對比圖6潮間帶數(shù)據(jù)）。