海水淡化已成为解决干旱和半干旱地区水资源短缺问题的重要策略（Yazdandoost, 2015），通常与其他综合水资源管理措施相结合。全球海水淡化能力持续提升，预计随着气候变化、人口增长和工业需求的增加，这一趋势将持续（Jones et al., 2019）。在智利北部这个地球上最干旱的地区之一，长期干旱、快速的城市扩张以及密集的采矿活动（加上人类消费和其他活动如农业和旅游业），使得淡化成为区域发展的战略支柱（Cornejo-Ponce et al., 2020; Sola et al., 2019a）。2010年至2025年间，安托法加斯塔（Antofagasta）、阿塔卡马（Atacama）和科金博（Coquimbo）地区的淡化水量增加了六倍（García-Bartolomei et al., 2022; Sola et al., 2025）。目前阿塔卡马地区有六个正在运行的淡化项目，预计还将新增四个，总产能将达到7.8立方米/秒（Moreno-Silva et al., 2025）。这种扩张正在重塑智利北部的沿海社会环境。
尽管海水淡化在提供可靠淡水供应、满足城市、工业和农业用水需求方面具有积极作用，但淡化过程中产生的富含化学添加剂（如防垢剂、杀菌剂和混凝剂）的高盐度盐水对海洋生态系统构成了重大威胁（Panagopoulos and Haralambous, 2020）。据估计，阿塔卡马地区每年排放约2.14亿立方米的盐水（淡水产量为4.6立方米/秒（Moreno-Silva et al., 2025）），而现有的监管框架不足，无法制定有效的生态保护标准。由于当地海水的水质特性，反渗透（RO）回收率通常低于40%（Clark et al., 2018），因此淡化活动的增加将导致更多高盐度盐水排入沿海水域。随着淡化规模的扩大，迫切需要开发适当的监测和保护措施。
由于淡化盐水比海水密度大，会沉降到海底并沿海底扩散，形成高盐度层并向更深区域蔓延（Sola et al., 2019b）。这种分层现象抑制了垂直混合，降低了溶解氧浓度，改变了海水化学成分和沉积物结构（Bonnail et al., 2025）。这些物理化学变化会对底栖生物造成急性渗透压应力，若管理不当，可能导致生物多样性丧失（Bonnail et al., 2025; Sirota et al., 2024）。鉴于淡化盐水的特性，包括海藻在内的海洋基础物种的早期生命阶段极易受到渗透压和化学物质的伤害。然而，智利的现行法规缺乏明确的盐度限制、排放量上限以及针对淡化项目的生态毒性评估要求（Sola et al., 2019a）。特别是在洪堡洋流（Humboldt Current）这一全球生产力最高的东边界上升流生态系统中的生物多样性热点区域，这一问题更为严重，该区域拥有高度的特有物种和重要的渔业资源（Thiel et al., 2007）。
海藻林是全球高产的沿海生态系统，为海洋生物提供栖息地、初级生产力及生态系统服务（Eger et al., 2023）。在智利北部，Lessonia berteroana作为基础物种，不仅保护海岸线，还通过碳封存作用支持当地经济（如渔业），并为底栖生物提供关键栖息地（Cuba et al., 2022; Vásquez et al., 2012; Vega Reyes, 2017）。最新研究表明，L. berteroana的幼体和成体阶段对高盐度及淡化盐水中的化学物质具有生理敏感性（Cruces et al., 2025）。大型藻类的早期生命阶段（如游动孢子、配子体、胚胎孢子体）通常比成体更易受环境压力影响（Coelho et al., 2000; González et al., 2018; Roleda et al., 2007; Tala et al., 2007）。若不在盐水排放管理中充分考虑这一敏感性，可能会危及这些基础物种，进而影响智利北部沿海生态系统的完整性。因此，基于L. berteroana早期生命阶段的生理耐受性建立盐度阈值至关重要，以确保淡化设施的可持续运行和维持以海藻为主的沿海生态系统的完整性。
L. berteroana的孢子具有短暂的浮游阶段，倾向于在母体藻体附近沉积（Parada et al., 2016），使其成为检测高盐度排放引起局部环境压力的可靠指标。由于其体积小、细胞分裂速度快、表面积与体积比高，它们对渗透压梯度和盐度波动特别敏感，适用于空间精确的生物监测（Parada et al., 2016; Tala et al., 2007）。尽管如此，目前关于本地大型藻类早期生命阶段的盐度耐受性阈值在法规中尚未得到充分体现，阻碍了淡化盐水排放标准的制定。因此，引入如L. berteroana孢子这样的敏感生物指标至关重要，尤其是在智利北部，对于形成独特栖息地的物种尤为重要。
本研究旨在评估L. berteroana早期生命阶段在高盐度压力下的生理和生殖反应。高盐度（高渗透压）通过两种机制影响大型藻类：一是快速水分流失（渗透压脱水），二是钠离子（Na+）和氯离子（Cl?）在光合组织和细胞内的积累导致的离子毒性。这些过程破坏膜电位和酶功能，扰乱叶绿体稳态，干扰光合作用电子传递链。随着盐度升高，电子传递受阻，导致活性氧（ROS）生成增加，进而损害色素、蛋白质和膜结构。光合作用效率下降（如Fv/Fm和光曲线参数），以及色素降解和活性氧增加，都是高盐度暴露下早期生理损伤的敏感指标，尤其是在表面积与体积比高、缓冲能力有限的微小生命阶段（Cazzaniga et al., 2022; Ralph et al., 2007; Yang et al., 2024）。通过分析光合作用指标（如Fv/Fm、rETRmax、α、Ek），本研究可以揭示盐度压力下的光合系统功能变化。结合色素稳定性数据，这些测量结果有助于确定对海藻主导的沿海生态系统生存、再生和持续至关重要的盐度阈值。这些结果为智利干旱海岸地区的淡化项目风险评估和制定生物学上的排放限制提供了科学依据。
本研究旨在确定L. berteroana早期生命阶段在高盐度条件下的生理和生殖耐受性阈值，为现场和极端情况下的盐水排放环境风险评估提供参考。
