《Frontiers in Marine Science》：Biodiversity and community dynamics of pelagic Sargassum: ecological and sustainable use implications of wild vs. cultivated aggregations
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在大西洋巨大的全浮性马尾藻(Sargassum)聚集体——大西洋马尾藻带(Great Atlantic Sargassum Belt, GASB)中，这些聚集体被描述为海洋动物的重要栖息地。先前的研究调查了与全浮性马尾藻相关的原核及真核生物群落组成，但这些生物
在大西洋巨大的全浮性马尾藻(Sargassum)聚集体——大西洋马尾藻带(Great Atlantic Sargassum Belt, GASB)中，这些聚集体被描述为海洋动物的重要栖息地。先前的研究调查了与全浮性马尾藻相关的原核及真核生物群落组成，但这些生物对周围海洋环境的影响仍不清楚。马尾藻海水养殖是一种新兴的方法，旨在为公司提供跨季节的稳定生物质供应。由于海水养殖可能对周围海洋生态系统产生影响，因此有必要进行环境影响评估。研究人员采用先进的基因组学方法，调查了与全浮性马尾藻垫相关的原核及真核生物群落，并将圣文森特附近一处马尾藻海水养殖场的生物多样性与一个未受影响的邻近海湾进行了比较。研究发现，与周围开阔海域相比，野生马尾藻垫内部的水体呈现出非常独特的群落组成，凸显了其作为多种物种的浮游栖息地的生态重要性。研究人员鉴定出Rivularia属（一种固氮蓝细菌）是微生物组的主要组成部分，可能在寡营养水域中发挥氮源供给作用，同时发现了一系列附生真核生物，如刺胞动物和苔藓动物，其中E. bellula是主要的附生生物之一。在比较海水养殖场海湾与其邻近海湾时，研究人员发现群落组成因Rivularia的存在而发生轻微变化，但对α多样性无显著影响；该群体在试验结束后从周围海洋环境中消失，表明其与养殖马尾藻密切相关。这些见解对于制定野生马尾藻涌入的可持续管理策略，并将其海水养殖作为蓝色经济的可持续生物质来源具有重要意义。
研究背景与意义
近年来，北大西洋形成的全浮性马尾藻聚集体——大西洋马尾藻带(GASB)，已成为海洋生态学研究的热点。这类漂浮的大型藻类聚集体在寡营养的热带大西洋中发挥着类似“漂浮绿洲”的生态功能，为幼龟、鱼类和无脊椎动物提供栖息地与食物来源，同时也可能成为病原生物的传播媒介。然而，关于马尾藻相关微生物群落在营养循环中的作用，以及大规模海水养殖对周围生态环境的潜在影响，现有研究尚不充分。此外，马尾藻作为潜在的碳捕集与封存(CDR)生物质来源，其生态效益与环境风险仍需系统评估。在此背景下，研究人员于2023年在圣文森特岛开展了首次全浮性马尾藻海水养殖原型试验，结合环境DNA(eDNA)与宏条形码(metabarcoding)技术，比较了野生与养殖马尾藻聚集体的生物多样性差异及其对周围水体的生态影响，成果发表于《Frontiers in Marine Science》。
关键技术方法
研究分为野外采样与实验室分析两部分。野外采样于2023年4月至5月在圣文森特岛西海岸进行，覆盖野生马尾藻垫内部、近邻水体及距离16 km、23 km的开阔海域，同时在Mt. Wynne湾设置马尾藻海水养殖试验区与邻近对照海湾。水样经0.2 μm滤膜过滤后提取eDNA，针对原核生物16S rRNA基因V4区与真核生物18S rRNA基因V7区进行PCR扩增，使用Illumina MiSeq平台进行高通量测序。数据分析采用DADA2流程进行序列质控与拼接，基于SILVA与PR2数据库进行物种注释，结合α多样性指数(Fisher指数)、线性判别分析(LEfSe)等方法解析群落结构与差异。
研究结果
3.1 野生马尾藻垫内外的生物多样性
原核生物群落分析显示，马尾藻垫内的Fisher α多样性显著高于16 km与23 km处的开阔海域(p < 0.01)，优势类群以Nostocaceae科的Rivularia PCC 7116为主（相对丰度约20%），而开阔海域则以Cyanobiaceae科与SAR86进化枝为主。LEfSe分析进一步证实Rivularia是马尾藻垫的标志性类群(LDA > 4.5)。真核生物群落中，马尾藻垫内以Ceramiales（红藻目，16%）与Bryozoa（苔藓动物门，38%）为主，而开阔海域则以Dinophyceae（甲藻纲）与Syndiniales为主。结果表明，野生马尾藻垫形成了独特的微环境，支持特化的附生生物群落。
3.2 马尾藻海水养殖对生物多样性的影响
为期一个月的养殖试验中，养殖海湾与对照海湾的原核与真核生物α多样性无显著差异。原核生物群落中，对照海湾在试验期间Trichodesmium（颤藻科）相对丰度较高（26%），而养殖海湾较低（1.2%）；养殖结束后，养殖海湾的α多样性显著上升(p < 0.01)，且与硫还原细菌（如Desulfovibrionia）的富集相关。真核生物群落中，养殖海湾检测到较高比例的Bryozoa（主要是Electra bellula），但在养殖结束后消失。整体而言，短期养殖未对周围生物多样性造成显著负面影响。
讨论与结论
野生马尾藻垫通过富集Rivularia等固氮蓝细菌，在寡营养海域维持了独特的生态位，但其与异养固氮菌的竞争与协作机制仍需进一步研究。关于Vibrio属的分布，本研究发现近岸水体中丰度更高，提示人类活动（如废水排放、邮轮压载水）可能是其主要驱动因素，而非马尾藻本身。在海水养殖方面，短期试验未观察到显著的负面生态影响，但养殖设施移除后的沉积物扰动可能导致微生物群落短暂变化。研究还指出，马尾藻附生的钙化生物（如E. bellula）对碳封存效率的影响有限，因其在加勒比海域的钙化率较低。
结论部分强调，野生马尾藻垫是高度特化的生态位，而短期海水养殖在圣文森特沿海并未显著降低生物多样性，支持其作为可持续蓝色经济资源的潜力。未来需开展长期监测与底栖生态评估，以全面验证其生态安全性与经济效益。
