南里海沿岸有孔虫对升温的响应模式与群落演替及其生态指示意义

《Scientific Reports》:Responses of South Caspian coastal foraminifera to warming: spatial patterns and assemblage shifts

【字体: 时间:2026年02月02日 来源:Scientific Reports 3.9

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  本研究针对气候变暖背景下底栖有孔虫群落响应机制不明确的问题,通过野外调查与受控微宇宙实验,揭示了南里海沿岸有孔虫群落结构对水温升高(24-30°C)的响应规律。研究发现温度变化通过改变物种优势度重构群落结构,其中Ammonia属物种表现出高温适应性,而Elphidium advenum在30°C时密度显著下降。该研究为气候变化下的海岸带生态系统监测提供了科学依据。

  
随着全球气候变暖持续加剧,海洋生态系统正面临着水温上升带来的严峻挑战。作为海洋微体生物的重要类群,底栖有孔虫(benthic foraminifera)因其对环境变化的高度敏感性和化石保存潜力,被誉为"古海洋学的指示剂"。然而在当代气候变化背景下,沿岸有孔虫群落如何响应水温升高的生态过程仍存在认知空白。南里海作为独特的半封闭海域,其沿岸生态系统对气候变化的响应机制尚未得到系统研究。
为揭示这一科学问题,研究人员在《Scientific Reports》发表论文,通过野外调查与受控实验相结合的方法,系统探讨了南里海沿岸有孔虫对水温升高的响应规律。研究团队首先对四个沿岸站点的有孔虫空间分布进行摸底调查,发现Bandar Gaz站点的生物多样性指标最为突出,因而选择其作为后续实验的样本来源。
在关键技术方法方面,研究采用断面调查法确定优势物种分布格局,通过受控微宇宙实验(microcosm experiment)模拟不同升温情景(24°C、27°C、30°C),运用群落生态学指标(香农指数、马加列夫指数等)定量分析群落结构变化,结合物种优势度计算揭示群落演替规律。
沿岸有孔虫群落组成特征
研究人员在四个沿岸站点共鉴定出3科5属7种有孔虫,其中Ammonia beccarii caspica为优势物种。Bandar Gaz站点表现出最高的种群密度、物种丰富度、均匀度和香农多样性指数,这为后续温度胁迫实验提供了理想的生物样本。
温度对有孔虫群落结构的影响
60天的实验观测发现,30°C处理组获得最高总密度和均匀度,但物种总数、马加列夫指数和香农指数在温度处理间无显著差异。这表明升温虽不改变物种数量,但通过调整种群比例重构了群落结构。
物种特异性温度响应
研究揭示了有孔虫类群的温度适应性差异:Ammonia属物种(A. beccarii和A. tepida)随温度升高显著增加优势度,表现出显著的温度韧性;而Elphidium advenum在30°C时密度显著下降,显示其对高温胁迫的敏感性。
研究结论表明,水温升高通过改变物种间竞争优势度驱动有孔虫群落演替,温度耐受型物种(如Ammonia属)将逐渐取代敏感物种(如Elphidium advenum)。这种群落结构重组现象为理解气候变化下海洋微生物群落的演替规律提供了重要案例。该研究不仅揭示了南里海沿岸生态系统的脆弱性,更建立了有孔虫群落指标与水温变化的对应规律,为沿海生态系统气候变化监测提供了生物指示工具。随着全球变暖持续,温度驱动的有孔虫群落演替可能对海岸带生态系统的物质循环和能量流动产生深远影响。
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