《Regional Studies in Marine Science》：Trace elements in green turban shell (
Turbo marmoratus) as indicators for provenance of mother-of-pearl
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本研究分析了巴西瓜纳巴拉湾富营养化海滩上 Ulva 群体相关无脊椎动物群落的组成、结构和多样性，发现其生物多样性较高但受环境因子如氨氮浓度和温度影响显著，强调 Ulva 作为临时栖息地的生态价值及人类活动威胁。
玛丽·海伦·马塞多·阿泽维多（Mary Hellen Macedo Azevedo）| 阿加莎·克里斯蒂安·索萨·费尔南德斯（Agatha Cristhian Sousa Fernandes）| 保罗·塞萨尔·帕伊瓦（Paulo Cesar Paiva）| 维尼修斯·佩鲁齐·奥利维拉（Vinicius Peruzzi Oliveira）| 吉塞拉·曼达利·菲格雷多（Gisela Mandali Figueiredo）
巴西里约热内卢联邦大学动物学研究生项目
摘要
河口对气候变化非常敏感，由于温度升高和富营养化作用，经常会出现大型藻类大量繁殖的现象。大型藻类在海滩上的堆积会影响到底栖生物的多样性和生态系统功能，因此需要对其进行监测，尤其是在那些底栖生物多样性了解不足的富营养化河口海滩。本研究分析了瓜纳巴拉湾（里约热内卢）一个高度富营养化海滩上与Ulva属藻类相关的底栖生物群落的组成和结构，评估了它们的多样性及其与环境变量的关系。据我们所知，这是巴西潮间带首次进行此类研究。研究人员在五个月内（共6次采样）对三个海滩区域的Ulva碎片及其相关生物进行了采样，并测量了营养盐浓度等环境变量。总共178片Ulva碎片上寄生着10,591种无脊椎动物。尽管环境处于富营养化状态，但这些生物群落的多样性仍然很高，其中以甲壳类动物为主，其次是多毛类和软体动物，同时存在大量机会主义物种和入侵物种。底栖生物的密度和多样性与较低的铵盐浓度及较细的沉积物颗粒呈正相关，而与被冲上岸的Ulva藻类的光合作用强度和温度呈负相关。研究发现，无论是物种组成还是多样性都存在显著的时空变化。尽管连续几个月间物种更替率超过了50%，但营养级多样性保持稳定，表明这些生态功能得以持续。这些结果强调了被冲上岸的Ulva藻类作为临时栖息地在富营养化河口系统中对底栖生物多样性的重要支持作用。然而，水质较差以及频繁清除藻类活动会威胁到这种生物多样性，并可能损害关键的生态系统服务。
引言
海滩提供了重要的生态系统服务，包括调节气候、保护海岸线、提供栖息地以及支持休闲和经济活动（Defeo等人，2021年）。由于海洋生态系统的连通性，尤其是初级生产力较低的海滩，依赖于来自邻近区域的有机物（Polis和Hurd，1996年）。例如，漂浮的大型藻类既来源于固定的基底，也来源于浮游形式，通过水流被带到海滩并附着在基底上（Liebowitz等人，2016年）。一旦被冲上岸，这些藻类可以为沉积物提供养分，维持食物链，成为海洋和陆地生物的能量来源（Hyndes等人，2022年）。然而，富营养化和气候变化加速了藻类的生长，增加了有机物的沉积，带来了生态和经济上的挑战，需要加以管理（Martins等人，2024年）。
适量的藻类堆积可以对海滩生态系统有益，因为它们可以作为食物资源，创造微生境，为捕食者提供庇护所，并为生物的生长、繁殖和附着提供基底（Colombini等人，2003年；Dugan等人，2003年；Ruiz-Delgado等人，2015年；Rodil等人，2019年），从而提高底栖生物的丰度和多样性（Dugan等人，2003年；Gómez等人，2018年）。这些漂浮的藻类还可以容纳来自原始栖息地的附生生物、在运输过程中新出现的物种以及在冲上岸后定居的生物（Arroyo和Bonsdorff，2016年；Liebowitz等人，2016年）。相反，研究表明，过量的藻类覆盖层会改变水和沉积物的生物、化学和物理性质（Smetacek和Zingone，2013年），破坏食物网，减少底栖生物的多样性（Quillien等人，2015年），促进非本地物种的扩散（van Tussenbroek等人，2024年），并对旅游业和渔业产生负面影响，同时增加清洁成本（Defeo等人，2021年）。因此，藻类残骸在海岸生态系统中既可以起到结构化的作用，也可能带来破坏性影响，这取决于当地因素，如藻类组成、水动力和富营养化程度。每个案例都应在其特定的环境背景下进行评估。
识别最低分类级别的底栖无脊椎动物并分析群落组织结构对于理解沿海地区的生态过程至关重要，包括物种入侵、生物相互作用、功能角色和群落结构（Barreiro等人，2013年；Ruiz-Delgado等人，2015年）。这些底栖生物在养分循环和塑造食物网方面发挥着关键作用（Barreiro等人，2013年；Ruiz-Delgado等人，2015年）。物种水平的识别是评估生态系统健康状况的关键指标，通过物种丰度和组成的变化反映环境影响，同时有助于生物多样性保护（Pearson和Rosenberg，1978年；Ndhlovu等人，2024年）。alpha多样性、beta多样性和营养级多样性等指标有助于评估群落动态和生态过程（de Juan等人，2013年；Alsaffar等人，2019年；Rodil等人，2021年）。Alpha多样性反映了当地的物种丰富度，而beta多样性则揭示了物种随时间和空间的更替情况（Whittaker，1960年；Socolar等人，2016年）。营养级多样性揭示了物种间的相互作用、能量流动和养分循环，是评估生态系统功能的指标（Saint-Béat等人，2015年）。这些指标共同有助于预测生态变化、评估人为影响，并为海洋生态系统的保护和管理提供依据（Mori等人，2013年）。
大型藻类作为生态资源的作用已经得到充分证实，其水质与藻类大量繁殖的频率密切相关（Arroyo和Bonsdorff，2016年）。然而，大多数研究集中在温带和暴露的海滩上，据我们所知，关于热带河口海滩的研究较少，尤其是在潮间带较低区域。研究这一区域可以为我们提供有关新沉积藻类相关生物的宝贵见解。在瓜纳巴拉湾，与藻类相关的生物群落尚未得到充分研究，现有的关于底栖生物的研究主要集中在与沉积物相关的群落上，这些群落通常由机会主义物种主导，表明环境正在退化（Omena等人，2012年；Pessoa等人，2020年；Figueiredo等人，2023年）。绿色藻类（特别是Ulva属）的繁殖受到营养盐浓度和温度升高的推动（Wang等人，2021年）。在这种情况下，与Ulva相关的生物群落可以作为生态监测的有效工具，因为它们能快速响应水质变化，反映污染和富营养化的效应。鉴于该河口严重的富营养化现象（由家庭、工业和农业排放物引起），这种方法尤为重要，因为这些排放物导致了长期的富营养化和水质恶化（Fistarol等人，2015年；Fries等人，2019年）。此外，海滩上的塑料垃圾常常与藻类缠绕在一起（Lima等人，2024年），需要每天清理，这带来了经济成本并损害了当地生物多样性（Robbe等人，2021年）。因此，有效管理藻类及其相关生物对于保护生物多样性和维持生态系统服务至关重要。
鉴于关于富营养化热带河口海滩的研究较少，这项探索性和描述性研究旨在了解与被冲上岸的Ulva属藻类相关的生物多样性。考虑到该地区严重的人为影响，我们推测与藻类相关的生物多样性可能较低。为了评估这一点，我们研究了一个受严重影响的海滩上的生物群落结构和组成，具体目标包括：（i）描述与Ulva属藻类相关的生物；（ii）探讨环境变量如何影响生物密度、丰富度和alpha多样性；（iii）评估beta多样性和营养级多样性。这项研究有助于更好地理解在人类压力下的热带河口海滩上的生物多样性，通过描述其组成并评估可能与生物群落生态特征相关的因素，为海岸管理和保护工作提供依据。
研究区域
研究区域
Engenhoca海滩（图1）位于巴西里约热内卢瓜纳巴拉湾中部的Governador岛上，长度约为400米。该区域的水质随潮汐变化而波动，随着沿海水流的进入而改善，随着内湾富营养化水的流出而恶化（Fistarol等人，2015年）。这种变化对于理解水条件如何影响与藻类相关的生物至关重要。
环境变量和藻类的生理条件
在三个海滩区域和采样月份中，水温度、盐度和有机物含量均未观察到显著变化。所有海滩区域的沉积物主要由粗砂到非常粗的砂粒组成，在采样期间还包含砾石。总体而言，这些环境变量的空间和时间变化较小；然而，水中的营养盐浓度波动较为明显，尤其是在5月和9月（
讨论
在这项研究中，我们评估了与瓜纳巴拉湾Engenhoca海滩上被冲上岸的Ulva属藻类碎片相关的底栖生物的多样性指标及其驱动因素。我们发现，在这种受人为影响的河口海滩上，与藻类相关的生物多样性出人意料地高。然而，这些生物群落主要由耐污染和非本地物种主导。
结论
据我们所知，这是首次描述巴西河口海滩潮间带与Ulva相关的生物的研究。通过严格的分类鉴定和多维度多样性分析（alpha多样性、beta多样性和营养级多样性），我们发现尽管处于富营养化环境中，该生物群落仍然具有丰富的多样性和动态性。在水质较好的情况下，生物的丰度、丰富度和多样性更高，尤其是在铵盐浓度较低时。
CRediT作者贡献声明
吉塞拉·曼达利·菲格雷多（Gisela Mandali Figueiredo）：撰写——审稿与编辑、监督、资金获取、数据分析、概念化。阿加莎·克里斯蒂安·索萨·费尔南德斯（Agatha Cristhian Sousa Fernandes）：撰写——审稿与编辑、数据管理。玛丽·海伦·马塞多·阿泽维多（Mary Hellen Macedo Azevedo）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、调查、数据分析、概念化。维尼修斯·佩鲁齐·奥利维拉（Vinicius Peruzzi Oliveira）：撰写——审稿。保罗·塞萨尔·帕伊瓦（Paulo Cesar Paiva）：撰写——审稿
利益冲突声明
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益和个人关系：吉塞拉·曼达利·菲格雷多表示获得了国家科学技术发展委员会（National Council for Scientific and Technological Development）的财政支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
我们感谢LVS Lima硕士在采样过程中的协助，以及CS Serejo在鉴定甲壳类动物方面的宝贵帮助。本研究得到了国家科学技术发展委员会（CNPq）的资助，作为长期生态研究（PELD - 瓜纳巴拉湾（项目编号441373/2016–0）和通用项目（项目编号404154–2021–2的一部分。MHM Azevedo还获得了巴西高等教育人员协调委员会（CAPES）提供的奖学金。
