《Environmental Research》：Microplastics reduce eelgrass tolerance to heat stress with implications for restoration and blue carbon
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本研究针对微塑料(MP)污染与海洋热浪(MHW)协同威胁海草生态系统的难题，通过中宇宙实验揭示两者对大叶藻(Zostera marina)生长、碳储备及微生物组的交互影响。结果表明，MPs通过抑制地下部生长（根长-65%）并耗竭非结构性碳水化合物(NSC)，而MHW加剧碳失衡，二者协同导致最严重生理衰退。该研究为全球变化下海草恢复与蓝色碳汇功能维护提供了关键理论依据。
在全球气候变化和塑料污染交织的背景下，海岸带生态系统正面临前所未有的压力。海草床作为重要的蓝色碳汇生态系统，能够高效捕获和储存有机碳，同时承担着维护生物多样性、稳定沉积物等多重生态功能。然而，随着微塑料(MP)在海洋环境中不断累积，以及海洋热浪(MHW)事件频发，海草生态系统的健康与稳定性受到严重威胁。尽管已有研究关注温度升高或污染物单独作用对海草的影响，但微塑料与热应激如何交互作用，进而影响海草生理、微生物群落及碳汇功能，仍缺乏系统性的实验证据。
为此，来自西班牙加的斯大学的研究团队在《Environmental Research》上发表了最新研究，通过受控中宇宙实验，模拟了微塑料污染与海洋热浪共同作用下的海草响应。研究聚焦温带常见海草大叶藻(Zostera marina)，设置四组处理：对照组、微塑料暴露组(MP)、海洋热浪组(MHW)及二者复合组(MP+MHW)，实验周期43天。在实验最后阶段施加模拟海洋热浪（升温5°C持续15天），系统评估海草形态生长、非结构性碳水化合物(NSC)储备以及根际和叶际微生物群落结构的变化。
研究团队运用了一系列关键技术方法：通过水槽中宇宙系统模拟自然水文条件；采用图像分析系统(Image-J+SmartRoot插件)量化根系形态；利用分光光度法测定非结构性碳水化合物（蔗糖与淀粉）；通过16S rRNA高通量测序（Illumina NovaSeq平台）分析微生物群落组成；并结合广义线性模型(GLM)与多元统计（如PERMANOVA）进行数据验证。
微塑料与热浪对大叶藻形态与生产的影响
研究发现，微塑料单独暴露使大叶藻根茎伸长降低35%，总根长减少65%，地下生物量显著下降。热浪单独作用虽短期内刺激叶片生长（叶生长率提高31%），但加剧了碳分配向地上部倾斜，导致地下部资源储备削弱。而当微塑料与热浪共同作用时，表现出明显的协同负效应：根茎伸长、总根长和地下生物量降至最低水平，表明两种应激源共同加剧了植物的碳失衡。
大叶藻的生理响应
在碳水化合物储备方面，微塑料导致叶片和根茎中蔗糖含量下降35%~40%，淀粉也呈现降低趋势。热浪进一步放大这一效应，复合处理下蔗糖储备锐减54%~66%。这些结果印证了碳平衡理论的预测：应激通过提高维持消耗与限制资源获取，耗竭非结构性碳水化合物，制约植物生长与恢复力。
对相关微生物组的影响
微生物群落分析表明，微塑料显著改变根际微生物结构，富集硫循环相关菌群（如硫单胞菌科Sulfurimonadaceae、脱硫科Desulfocapsaceae），暗示沉积环境趋于还原态。热浪则促使硫氧化菌（硫杆菌科Sulfurovaceae）增加，可能缓解硫化物毒性。在复合应激下，微生物群落结构更接近热浪单独处理，但同时出现根瘤菌科(Rhizobiaceae)和红杆菌科(Rhodobacteraceae)的富集，或反映植物在应激下招募有益微生物的适应性策略。
本研究通过多应激源理论、碳平衡框架及全生物视角整合分析，揭示微塑料污染会降低大叶藻对海洋热浪的耐受阈值，导致地下部生长衰退和碳储备耗竭，进而削弱其蓝色碳汇功能与恢复潜力。研究成果强调，在海岸带生态管理及海草恢复项目中，需将微塑料监测纳入评估体系，以应对未来海洋变暖与污染叠加的复杂挑战。
