《Marine Chemistry》：Environmental gradients shape fish assemblages across estuarine-coastal ecosystems on the eastern Brazilian coast
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河口生态系统鱼类群落结构受环境梯度（浊度、深度、盐度、溶解氧）系统特异性影响，Doce River因2015年尾矿坝事故呈现显著环境变化。
拉斐尔·L·奥利维拉（Rafael L. Oliveira）| 杰尔马诺·恩里克·科斯塔·巴里利（Germano Henrique Costa Barrilli）| 莫里西奥·霍斯蒂姆-席尔瓦（Mauricio Hostim-Silva）| 罗纳尔多·R·奥利维拉-菲略（Ronaldo R. Oliveira-Filho）| 海伦·A·皮希勒（Helen A. Pichler）| 安德烈·P·卡塔尼（André P. Cattani）| 瑞安·安德拉德斯（Ryan Andrades）| 西罗·C·维拉尔（Ciro C. Vilar）| 安娜·C·马丁斯（Ana C. Martins）| 瓦莱里娅·M·莱莫斯（Valéria M. Lemos）| 亚历山大·M·加西亚（Alexandre M. Garcia）| 亨利·L·斯帕赫（Henry L. Spach）| 让-克里斯托夫·乔耶（Jean-Christophe Joyeux）| 马里奥·V·康迪尼（Mario V. Condini）
巴西梅罗斯研究所（Instituto Meros do Brasil），地址：本杰明·康斯坦特街67号1104单元，80060-020，库里蒂巴（Curitiba），帕拉纳州（PR），巴西
摘要
河口和沿海生态系统受到物理化学梯度的控制，这些梯度决定了鱼类群落的结构，然而系统对环境变化和干扰的具体响应仍不完全清楚。我们在巴西东南部的四个河口-沿海系统（多塞河（Doce River）、皮拉凯-阿苏河（Piraquê-A?u）、圣马特乌斯河（S?o Mateus）和卡拉韦拉斯河（Caravelas）调查了鱼类群落，记录了49,308个个体，涉及193个物种。不同系统及不同生境间的群落组成存在显著差异，其中河口样本的组成变异性较高，而沿海样本的变异性相对较低。物种丰富度和密度在不同系统间也有所不同，卡拉韦拉斯河的物种丰富度最低，而多塞河的物种密度最高。环境梯度（尤其是浊度、深度、盐度和溶解氧）与物种丰富度、密度和分布的空间变化有很强的相关性，但这些关系的方向和强度因系统而异。例如，在多个系统中，浊度和深度是物种丰富度的关键影响因素；而在多塞河中，深度是物种密度的稳定预测因子（多数系统中为负相关，但在多塞河中为正相关）。某些物种如Genidens genidens、Cathorops spixii和Trinectes microphthalmus与较高的溶解氧和较低的盐度相关，而Stellifer rastrifer和Isopisthus parvipinnis则更适应海洋环境。多塞河仍然受到2015年灾难导致的物理化学条件变化的影响，这对物种分布和栖息地利用具有重要影响。这些发现突显了河口-沿海鱼类群落的强烈空间异质性，并强调了在重大人为干扰后制定针对性监测和管理策略的必要性。
引言
河口和沿海生态系统是最复杂、最动态且生产力最高的环境之一，它们是由大陆力量与海洋力量相互作用形成的。河口是浅水半封闭系统，具有强烈的物理化学变异性，并受到河流流量和潮汐周期的显著影响（Elliott和Quintino，2007；Raimonet和Cloern，2016；Whitfield，2021）。这些生境通常栖息着广盐性物种、河口居民鱼类以及依赖河口作为育婴场、觅食和庇护所的海洋鱼类幼体（Whitfield，2017）。相比之下，相邻的沿海区域通常更为稳定，受海洋影响较大，主要栖息着成年鱼类和海洋常驻物种。淡水和海水的混合产生了包括盐度、温度、浊度、溶解氧和营养物质在内的强烈物理化学梯度，这些梯度在塑造这些系统的结构和生态功能中起着关键作用（Barletta等，2005；Elliott等，2007）。这些环境因素是决定鱼类组成、丰度和分布的核心因素，进一步凸显了河口作为重要育婴场的重要性。
尽管河口和沿海栖息地在生态和社会经济方面具有重要意义，但它们仍是全球受威胁最严重的海洋环境之一。当地面临的城市扩张、港口开发、疏浚、过度捕捞和废水排放等长期压力会降低水质和栖息地完整性（Lotze等，2006；Barbier等，2011）。全球气候变化（包括海平面上升、海水温度升高以及极端天气事件频率增加）进一步加剧了这些压力，从而提高了生态系统的脆弱性（Griggs和Reguero，2021）。此外，石油泄漏或尾矿坝崩塌等急性污染事件也会对水生生物造成突发且长期的干扰（Beyer等，2016；Hatje等，2017）。
在巴西，2015年11月发生的丰当尾矿坝（Fund?o tailings dam）崩塌是一个典型的例证。这场灾难释放了约5000万立方米的铁矿石尾矿，这些尾矿沿着多塞河流动了600多公里，17天后到达了埃斯皮里图桑托州（Espírito Santo）的利尼亚雷斯（Linhares）市附近的大西洋（Carmo等，2017；Cordeiro等，2019）。富含氧化铁和重金属的沉积物严重改变了水体和沉积物的物理化学特性，影响了河流及邻近沿海区域的生态和生物地球化学过程（Queiroz等，2018）。后续研究记录了底栖和浮游生物群落的变化，并指出这对食物网和鱼类群落动态可能产生的影响（Hatje等，2017；Bernardino等，2019；Oliveira-Filho等，2023；Barrilli等，2024）。
尽管在丰当坝崩塌三年后，多塞河及其受影响的河口和沿海地区启动了监测计划，但由于缺乏基线数据和描述该地区鱼类群落的先前研究，评估这一大规模采矿事件生态后果的能力受到极大限制（Condini等，2022；Vilar等，2022）。例如，Condini等（2022）首次全面评估了坝崩塌后河口、沿海和珊瑚礁生境中鱼类群落的物种组成、丰度和多样性模式。尽管无法直接比较灾前灾后的情况，但将环境梯度与多个河口-沿海系统中的鱼类群落空间变化联系起来的综合评估仍十分缺乏。在这一巴西沿海区域，河口在地貌、海洋学特征、淡水影响和干扰历史方面存在显著差异，这些因素可能调节鱼类对物理化学变化的响应。本研究调查了四个河口-沿海系统中的鱼类群落，这些系统涵盖了受全球最大规模采矿灾难影响的沿海区域内的各种环境条件。具体而言，我们的目标是：（i）描述河口和沿海生境内及之间的鱼类群落结构的空间差异；（ii）确定导致系统间组成差异的主要分类群；（iii）量化关键环境因素如何影响物种丰富度、密度、组成和物种与环境的关系。我们假设：（i）由于不同的环境条件，不同系统及不同生境间的群落组成会有显著差异；（ii）少数主要分类群可以解释大部分观察到的空间差异；（iii）浊度、盐度、溶解氧和深度等环境变量会对丰富度、密度和物种与环境的关系产生系统特定的影响。通过结合多变量排序和混合效应建模，本研究对该地区在持续且异质性干扰下鱼类群落的环境驱动因素进行了全面评估。
研究区域和样本设计
本研究在巴西东南部的埃斯皮里图桑托州（Espírito Santo）和巴伊亚州（Bahia）沿岸进行（图1）。研究区域位于“巴西东部海洋生态区”（Eastern Marine Brazilian Ecoregion）内，属于热带西南大西洋省（Spalding等，2007）。采样地点包括以下河口及其相邻的沿海区域：多塞河（Doce River；19°39’ S, 39°48’ W - 直接受到尾矿影响的区域）、皮拉凯-阿苏河（Piraquê-A?u；19°57’ S, 40°08’ W）、圣马特乌斯河（S?o Mateus；18°36’ S, 39°42’ W）和卡拉韦拉斯河（Caravelas）；
结果
我们在河口-沿海系统中共捕获了49,308个个体，涉及193个物种，来自58个科（表S1）。皮拉凯-阿苏河和多塞河的个体数量最多，分别为10,756个和10,211个。物种丰富度从卡拉韦拉斯的105种到皮拉凯-阿苏的133种不等（表S1）。在所有采样物种中，有38种在至少一个系统中被归类为“高丰度和频繁出现”（SRI = 4；表1）。
讨论
自丰当坝崩塌以来，多项研究探讨了多塞河周边河口和沿海地区的鱼类群落的不同组成部分。这些研究涵盖了种群和群落结构的多个方面，包括多样性的空间和季节性模式（Condini等，2022；Vilar等，2022；Oliveira等，2025）、鱼类体况（Vilar等，2023）以及海洋和河口物种的遗传多样性（De Biasi等，2023）等。
结论
本研究表明，巴西中南部大西洋沿岸的河口-沿海鱼类群落受到当地环境条件和系统特定干扰历史的共同影响。尽管四个系统共享一些主要分类群，但浊度、盐度、深度和溶解氧等关键环境因素对物种丰富度、密度和组成的影响方式存在显著差异，显示出强烈的空间异质性。
CRediT作者贡献声明
安德烈·P·卡塔尼（André P. Cattani）：撰写——审稿与编辑，初稿撰写，正式分析。马里奥·V·康迪尼（Mario V. Condini）：撰写——审稿与编辑，初稿撰写，监督，概念构思。罗纳尔多·R·奥利维拉-菲略（Ronaldo R. Oliveira-Filho）：撰写——审稿与编辑，初稿撰写。海伦·A·皮希勒（Helen A. Pichler）：撰写——审稿与编辑，初稿撰写。安娜·C·马丁斯（Ana C. Martins）：撰写——审稿与编辑，初稿撰写。瓦莱里娅·M·莱莫斯（Valéria M. Lemos）：撰写——审稿与编辑，初稿撰写。
未引用参考文献
Barletta和Lima，2019；Barton，2018；Bellard等，2012；Bernardino等，2022；Diaz，2001；Marta-Almeida等，2016；Oliveira等，2022；Oksanen等，2019；Pinheiro等，2011；Quaresma等，2020；Ray，2005；Schettini和Hatje，2020；Silva-Junior等，2015；Silva-Junior等，2012；Whitfield，2020。
利益冲突声明
? 作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本研究是在埃斯皮里图桑托技术基金会（FEST）与Renova基金会根据第30/2018号技术合作协议建立的水生生物多样性监测计划（Aquatic Biodiversity Monitoring Program, Environmental Area I）的支持下完成的，该协议已发布在《巴西官方公报》（Diário Oficial da Uni?o）上。第一作者感谢FAPES提供的奖学金（FAPES N° 13/2019-PROCAP 2020）。A. Garcia感谢CNPq提供的研究资助（Proc. 313008/2021-3）。
