《Regional Studies in Marine Science》：Overcoming data constraints: Using macrobenthic functional feeding guilds for ecological assessment of an anthropogenically impacted estuary.
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本研究通过功能食性群（FFG）和偶均性食性多样性指数（jFD）评估污染严重的Patalganga Estuary生态质量，发现传统结构指标受限于低生物量数据阈值，而功能指标能有效区分上、下河段生态差异，验证其在数据有限环境的应用价值。
B Vinitha | Soniya Sukumaran | Shraddha Pillai
CSIR-国家海洋学研究所，区域中心，安德赫里（西部），孟买 -400053，印度
摘要
人类活动对河口的持续改变导致了广泛的栖息地退化，进而使得底栖生物群落部分或完全消失。评估这些受影响系统的生态健康状况对于有效的环境管理和保护至关重要。然而，在同时受到自然变化和人类压力影响的河口中，底栖生物的数量较低且缺乏氧气的情况往往无法满足传统分类指数所需的数据阈值，这限制了这些指数的可靠性。为了解决这些问题，本研究采用了功能 feeding guild（FFG）方法和均匀度 feeding diversity 指数（jFD）来评估污染严重的帕塔尔甘加河口的生态状况，研究时间跨度为四年。在严重退化的区域，以耐污染的寡毛类动物为主的底栖沉积物摄食者（SSDF）占主导地位。自然因素（盐度）和人为因素（pHc_sed）都被发现是影响生物群落和 feeding guild 分布的关键因素。jFD 指数有效地揭示了河口上游的生态质量较差，而下游区域则处于中等状态，这表明功能指数在评估受强烈人为压力影响的系统中具有实用性。研究结果强调了将功能指标和结构指标与多元分析相结合在数据有限的环境中进行准确生态评估的价值，并强调了进一步研究功能特征以改进生态质量评估和管理策略的重要性。
引言
准确评估生态状况是制定可持续利用水体的有效管理策略的基础。欧盟水框架指令（WFD，2000/60/EC）为生态质量评估建立了一套统一且连贯的分类体系（Vincent 等，2002）。底栖大型动物参数被广泛认为是水生生态系统健康状况的可靠生物指标（Dauer 等，2000）。随后，根据 WFD 推荐的生态质量状态（EcoQS），开发了多种底栖生物指数（BBI）。然而，由于自然变化和复杂的环境梯度，这些指数在河口的应用仍然具有挑战性（Pinto 等，2009；Dauvin 和 Ruellet，2007）。
目前，河口健康状况的评估依赖于能够追踪生态系统状态和趋势的生态指标（Shin 等，2010）。大多数 BBI 使用物种多样性、丰度和组成等分类学指标来评估生态质量状态（EcoQS）（Mouillot 等，2012；Borja 等，2000）。敏感类群与耐受类群的相对比例是评估生态状况的主要依据。然而，在河口中，生物响应反映了自然波动和人为压力的累积效应——即“河口质量悖论”——这常常导致分类错误（Brauko 等，2015；Tweedley 等，2015）。此外，由于人类活动的广泛影响，在河口中确定真正的参考点也存在问题（Sánchez-Moyano 等，2017）。
河口的寡盐带特征是盐度低且变化较大，能够适应这种恶劣环境的物种较少。因此，许多过渡带中物种丰富度和丰度较低，机会主义物种占主导地位（Dauvin 和 Desroy，2005）。低丰度阻碍了 BBI 的计算（Dauvin，2018）。因此，在这些区域收集的样本可能无法提供可靠的结果，从而限制了 BBI 的应用。每个 BBI 都有特定的数据要求和限制，例如，不建议使用包含 ≤ 20 个个体的样本来计算 BOPA、BO2A 和 BPOFA 指数（Dauvin 和 Ruellet，2007；Dauvin 和 Ruellet，2009）。当样本中的类群数量较少（1-3）和/或每个重复实验中的个体数量少于 3 个时，AMBI 的准确性可能会受到影响，而且在低盐度和自然压力条件下应用该指数时可能会出现某些缺陷。如果应用 BBI 的地点的生态状况比指数创建和研究的地点更差，可能会导致负值结果，从而可能高估或低估生态系统的实际情况（Pinto 等，2009）。
为了解决这些限制，功能方法被提出作为基于结构的指数的更稳健的替代方案（Odum，1985；De Jonge 等，2006）。与基于结构的指数不同，功能指数通过评估物种所执行的功能（如营养循环和摄食策略）来评估生态系统的健康状况，而不是利用特定生物对污染的敏感性。结合分类学和功能指数可以更全面地评估生态系统的健康状况（Simboura 和 Zenetos，2002；Elliot 和 Quintino，2007）。
使底栖大型动物成为有用的生物指标的众多显著特征之一是它们多样的摄食习性，这反映了环境质量（Pagliosa，2005；Dolbeth 等，2009）。功能 feeding guild 是指在生态系统中具有相似摄食策略和资源的生物集合，无论它们的分类学分类如何（Root，1967；Fauchald 和 Jumars，1979；MacDonald 等，2010；Jumars 等，2015）。较高的摄食多样性表明环境稳定，而受压系统则表现出少数 feeding guild 的主导地位（Gamito 和 Furtado，2009）。因此，底栖大型动物的摄食复杂性与环境梯度高度相关（Brown，2000；Pearson，2001），并且已成功应用于评估河口（Magalh?es 和 Barros，2011；Gamito 等，2012）和海洋生态系统（Roth 和 Wilson，1998；Santos 和 Pires-Vanin，2004）的健康状况。Gamito 和 Furtado（2009）提出了均匀度 feeding diversity 指数（jFD），该指数使用 Shannon-Wiener 和 Pielou 的均匀度指数来估计生态质量状况。
发展中国家的城市河口面临严重的污染压力，这降低了动物多样性并使得 BBI 的应用变得复杂。河口栖息地的退化进一步导致了动物多样性和丰度的下降，需要进行环境评估研究以支持干预管理策略。由于无法满足所需的数据阈值，基于结构组分的 BBI 无法有效且可靠地应用。印度的帕塔尔甘加河口就是一个例子，该河口受到大量的工业和生活污水排放的影响（Thorat 等，2020）。据报道，由于严重的污染，该河口的底栖生物数量较少（国家海洋学研究所，2018），并且其中游至河口区域的段被认为受到污染（
https://cpcb.nic.in/wqm/RS-criteria-status.pdf 为了将功能方法与 AMBI（一种被高度推荐的用于评估生态系统健康状况的指数）进行比较，我们在四年期间季节性地收集了河口底栖生物群落和水文沉积学参数的数据。这项四年研究的主要目标是：（1）使用 FFGs 探讨底栖生物群落在空间和时间上的变化；（2）测试均匀度 feeding diversity 指数（jFD）与 AMBI 在评估河口生态状况方面的有效性；（3）通过多元分析探讨环境因素对 FFG 的影响。研究还探讨了数据限制是否会影响污染河口的 EcoQS 评估，以及 jFD 是否能够克服这些限制。
研究区域
帕塔尔甘加河是阿拉克南达河的一条支流，发源于马瑟兰的陡峭西坡。这条河流的流域面积为 338 平方公里，向西流经马哈拉施特拉邦的赖加德地区，全长超过 65 公里，最终与安巴河汇合并流入卡兰贾溪。河流在最终汇入孟买港之前形成了一个宽阔的河口（Velamala 等，2016）。该地区的年平均降雨量超过 300 厘米，其中近 95% 的降雨量
环境特征
从河口下游到上游，河口的 pH 值和盐度逐渐降低。下游河口的盐度范围为 34.4 至 25，中游河口的盐度为 18 至 2.2，上游河口的盐度为 1.0 至 0.1 ppt。溶解氧（DO）水平存在空间差异，下游河口的溶解氧浓度较高（2.8–11.5 mg/l），而中游和上游河口则记录到缺氧现象（2.1–7.6 mg/l 和 0.6–11.9 mg/l）。磷酸盐（PO4^3-）浓度
帕塔尔甘加河口大型动物的功能 feeding guilds
基于功能特征的指数能够可靠地反映生态系统的完整性，因为它们能有效响应多种压力因素（Martínez-Crego 等，2010；Cabral-Oliveira 等，2014）。在各种功能特征中，摄食模式被认为是反映有机污染的最佳生物特征（Llanos 等，2020）。在粗颗粒或硬质基底上，通常观察到肉食性和悬浮摄食者，它们以浮游生物为食
结论
由于工业和家庭污染，帕塔尔甘加河口面临着严重的生态退化。在数据有限的情况下，传统的分类学指数不足以评估生态状况，因此功能 feeding guild 和均匀度 feeding diversity 指数成为有效的替代方案。上游河口中底栖沉积物摄食者的主导地位反映了较差的生态质量，而下游河口由于自然稀释作用而表现出更好的生态状况
伦理声明
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CRediT 作者贡献声明
Shraddha Pillai： 写作 – 审稿与编辑、可视化、软件应用、数据分析、概念化。Soniya Sukumaran： 写作 – 审稿与编辑、初稿撰写、监督、软件应用、项目管理、数据管理、概念化。B Vinitha： 写作 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、软件应用、方法论研究、数据分析、概念化。
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