《Marine Pollution Bulletin》：Comparative and experimental analyses of meiofaunal community responses to submerged marine debris in Ulleung Island, Korea
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水下海洋垃圾（SMD）对浮游动物群落结构及密度的影响研究。通过现场比较与暴露-移除实验发现，SMD显著降低浮游动物密度并改变群落结构，移除后约五个月恢复至原水平，轮胎类垃圾效应最明显，环境变量（温度、溶解氧、沉积物特性）起调节作用。
Mu Gyeom Jeon|A-Young Shin|Won Gi Min|Je-Hyeok Oh|Min-Su Woo|Ok Hwan Yu|Chulwoong Oh|Dongsung Kim
韩国海洋科学技术院海洋气候响应与生态系统研究部门，釜山，49111，大韩民国
摘要
海底的海洋垃圾（SMD）对底栖生态系统有负面影响。然而，针对中型底栖动物的研究仍然有限。特别是，关于垃圾暴露和清除对中型底栖动物影响的原位实验非常罕见。因此，本研究通过原位暴露和清除实验来研究SMD对中型底栖动物群落的影响，从而填补了这一研究空白。在有SMD的地点，中型底栖动物的密度较低，群落结构也与没有SMD的地点有所不同。在暴露实验中，三个月后所有实验组的中型底栖动物密度都低于对照组，群落结构开始出现差异。然而，七个月后所有SMD都被清除，实验组和对照组之间没有显著差异。在SMD清除五个月后，中型底栖动物的密度和群落组成基本恢复到与对照组相当的水平。此外，我们发现中型底栖动物密度的变化通常先于群落结构的变化。此外，群落还受到温度、溶解氧和沉积物特性等多种环境因素的影响。总之，SMD可以降低中型底栖动物的密度并显著改变群落结构。尽管不同类型垃圾之间的差异通常较小，但轮胎产生的影响相对更为明显。根据现有的采样间隔，本研究表明，在SMD清除后大约五个月内，中型底栖动物的密度和群落结构会恢复到暴露前的水平。然而，在特定条件下，影响的程度和方向可能会被缓解或改变。
引言
海洋垃圾是指由于陆地或海上的人类活动而排放到沿海或海洋环境中的废弃物（L?hr等人，2017年）。其主要成分是塑料，尽管也发现过由玻璃、金属、纸张等材料组成的垃圾（I?iguez等人，2016年）。尽管关于海洋垃圾的精确统计数据缺乏，但据估计每年有640万吨废弃物进入海洋（UNEP，2005年），而且这一数字还在持续增加（Galgani，2015年；Jambeck等人，2015年；Borrelle等人，2020年）。大约70%的垃圾最终会沉入海底，形成海底海洋垃圾（SMD）（Hammer等人，2012年）。然而，由于海底难以到达且收集成本高昂，SMD的管理难度远大于海岸线或海面上的垃圾（Kammann等人，2018年；Jin等人，2020年）。因此，关于其环境和生态影响的研究仍然有限（Agamuthu等人，2019年；Song等人，2022年）。
SMD已被广泛认为会对底栖生态系统产生负面影响（例如生物毒性和生态结构破坏）（Katsanevakis等人，2007年；Gündo?du等人，2017年；Thushari和Senevirathna，2020年）。然而，大多数先前的研究都集中在大型底栖动物上。Bilkovic等人（2014年）研究了废弃渔具的影响，而D'Alessandro等人（2018年）研究了塑料垃圾和污染物对海洋底栖动物的影响。同样，Clemente等人（2018年）评估了塑料袋对大型底栖动物群落的影响，Han等人（2023年）和Kim等人（2023年）的研究探讨了SMD对济州岛Jaguri地区大型底栖动物物种组成和群落结构的影响。
相比之下，针对中型底栖动物的研究相对较少，这主要是由于在物种水平上进行精确分类鉴定的挑战以及可用的生态数据有限（Schratzberger和Ingels，2018年；Martínez等人，2025年）。中型底栖动物是底栖无脊椎动物，可以是移动的或固定的，它们可以通过1毫米的筛网，但会被32微米的筛网阻挡（Higgins和Thiel，1988年）。它们是底栖食物网的关键组成部分，通过摄取沉积物中的有机物质并促进其向更高营养级的转移，对次级生产贡献巨大（Giere，2008年；Schratzberger和Ingels，2018年）。此外，中型底栖动物单位面积的种群密度高且生命周期短（McIntyre，1969年），使它们成为检测底栖栖息地短期环境变化的宝贵生物指标，这一点在污染物暴露情况下也得到了证实（Moore和Bett，1989年；Sandulli和De Nicola-Giudici，1990年；Zeppilli等人，2015年；Grassi等人，2025年）。
迄今为止，大多数研究SMD对中型底栖动物影响的研究都是在自然环境中已经积累有SMD的地点进行的。然而，这种方法受到无法确定SMD出现时间和持续时间的限制。先前的研究表明，通过短期暴露实验，有SMD的地点的中型底栖动物密度低于没有SMD的地点（Green等人，2015年）。此外，研究表明，塑料降解过程中产生的微塑料会降低中型底栖动物的密度并改变群落结构（Lagos等人，2023年）。相反，一些研究表明SMD可能为包括中型底栖动物在内的各种底栖生物提供栖息地（Uneputty和Evans，1997年；Snigirova等人，2020年）。这些发现表明，SMD的生态影响可能因多种因素而异，包括垃圾的材质组成和沉积时间。因此，我们旨在通过结合野外研究和实验来阐明SMD沉积对中型底栖动物群落的变化。
本研究在乌陵岛（Ulleung Island）的Hyeonpo港进行（图1）。乌陵岛是位于韩国东海的一个火山岛，距离大陆约130公里。由于地理隔离，人类活动相对较少，因此陆地污染物的流入量预计低于大陆沿海地区。然而，与其他韩国沿海水域相比，东海的波浪能量相对较强（Ahn和Ha，2021年），这可能会限制垃圾的长期沉积（Madricardo等人，2020年；Schernewski等人，2023年）。因此，本研究在半封闭的Hyeonpo港（图1B）进行，该地区与开阔海域的水交换有限，波浪作用和其他外部物理因素的影响也较小。尽管港口通常被认为是多压力环境，因为船舶交通、维护活动和水流动力学的改变，但不同类型的港口这些压力的程度和变化各不相同（Darbra等人，2005年；Guarnieri等人，2021年；Zhang等人，2023年）。Hyeonpo港是一个小型渔港，受这些压力的影响较小。在这种条件下，我们在每个调查站点建立了参考站，这些站点具有相似的背景条件，从而可以相对比较SMD对中型底栖动物群落的影响。
在这项研究中，我们使用比较和实验分析方法研究了SMD对港口内中型底栖动物群落的影响。具体来说，我们研究了以下内容：（1）通过比较有和没有垃圾的地点来研究SMD对中型底栖动物群落结构的影响；（2）不同类型人工沉积垃圾对中型底栖动物群落结构的影响；（3）垃圾清除后的群落结构变化。基于上述目标，我们测试了以下假设：H1，SMD降低了中型底栖动物的密度并改变了群落结构；H2，不同类型垃圾的影响程度和方向不同；H3，SMD清除后，中型底栖动物的密度和群落组成在一定时间内恢复到对照水平；H4，包括温度、溶解氧（DO）和沉积物特性在内的环境变量调节了SMD对中型底栖动物群落的影响。
部分内容
野外研究：有和没有海底垃圾的沉积物区域中型底栖动物群落的比较
为了验证H1、H2和H4假设，2023年7月和11月在乌陵岛Hyeonpo港的两个采样期间进行了野外研究。图1显示了潜水员的进入点。潜水员在这些点周围的区域进行搜索，以找到有SMD的地点。研究地点的平均水深为3.5 ± 0.5米。
首先，将含有SMD的站点分类为垃圾存在（DP）站点。为了尽量减少沉积物的扰动，垃圾被小心地移除
环境变量
研究地点7月的水温、盐度和溶解氧（DO）高于11月。只有从DP站点收集了用于粒度分析和总有机碳（TOC）分析的沉积物样本，因为配对的DA站点位于空间上很近，并且根据现场观察具有相同的沉积环境。因此，认为这两个站点的沉积条件是可比的。平均粒度范围从-0.3 φ到2.5 φ，平均值为1.1 φ。
有和没有海底垃圾的沉积物区域中型底栖动物群落的比较
基于垃圾的存在与否，中型底栖动物的密度显示出统计学上的显著差异，DA站点的密度相对较高，这强烈支持了H1假设（图3A和B，表S2）。在济州岛Jaguri地区进行的关于大型底栖动物的先前研究中也报告了类似的模式，即无垃圾区域的密度较高（Han等人，2023年；Kim等人，2023年）。此外，塑料垃圾结论
本研究的结果表明，SMD的存在倾向于降低中型底栖动物的密度并改变群落结构，与相邻无垃圾的沉积物相比，这总体上支持了H1假设，但这些效应随暴露时间而变化。不同类型垃圾的SMD效应程度存在统计学上的显著差异（H2），但仅对特定类型的垃圾（如轮胎）观察到较为明显的影响。在SMD清除后，
作者贡献声明
Mu Gyeom Jeon：撰写——初稿，调查，正式分析。A-Young Shin：撰写——审阅与编辑，调查。Won Gi Min：撰写——审阅与编辑，调查。Je-Hyeok Oh：撰写——审阅与编辑，调查。Min-Su Woo：调查。Ok Hwan Yu：方法学，概念化。Chulwoong Oh：监督。Dongsung Kim：监督，方法学，资金获取。
资助
本研究得到了韩国海洋科学技术院资助的项目“开发评估海洋塑料垃圾对海洋生态系统影响的技术（PEA0304-->”的支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
