Infaunal invertebrate community relationships to water column and sediment abiotic conditions  

底栖无脊椎动物群落与水体及沉积物非生物条件的关系  

来源：Marine Biology  

海洋生物学  

 

摘要内容：  

该研究探讨了水体（如盐度、温度）和沉积物（如粒度、碳酸盐化学参数）的非生物条件对潮间带底栖无脊椎动物群落及双壳类幼体丰度的影响。研究区域位于加拿大新不伦瑞克省的两个海洋环境差异显著的区域——芬迪湾（高潮差）和圣劳伦斯湾南部（低潮差）。通过2020-2021年的数据，采用多变量和单变量统计模型分析发现，碳酸盐化学参数（沉积物pH、水体/沉积物碱度）是解释底栖群落组成和生物指标（物种丰富度、总丰度、双壳类丰度）的重要驱动因素。在芬迪湾，沉积物pH解释了16.9%的群落变异，而在圣劳伦斯湾南部，盐度是主要驱动因素（9.8%）。研究指出，未来海洋酸化可能通过改变碳酸盐化学条件（如pH和碱度）显著影响底栖生物群落。  

 

研究目的：  

确定盐度、沉积物特性（粒度、分选性）及水体/沉积物碳酸盐化学参数如何影响潮间带底栖无脊椎动物群落和双壳类幼体丰度，并评估气候变化对这些生物群落的潜在影响。  

 

研究思路：  

选择两个海洋环境差异显著的区域（芬迪湾和圣劳伦斯湾南部）。  

 

在2020-2021年进行季节性采样，收集水体和沉积物的非生物参数（盐度、温度、pH、碱度、粒度等）及底栖生物样本。  

 

使用多变量分析（PERMANOVA、DISTLM）和广义线性混合模型（GLMM）分析非生物变量对群落组成及生物指标的影响。  

 

结合时空变化（站点和采样日期）评估区域差异。  

 

测量的数据：  

水体参数：盐度、温度、pH、碱度（图4、5、6，表3）。  

 

 

 

 

 

沉积物参数：  

 

碳酸盐化学：沉积物pH剖面（0-3 cm深度）、沉积物碱度（图4、5，表3）。  

 

物理特性：粒度（平均粒径、分选性、峰度、偏度）、有机质含量、碳酸盐含量（图4、5，表3）。  

 

 

生物数据：底栖无脊椎动物群落组成（物种丰富度、总丰度、双壳类幼体丰度）（图2、3，表1-2）。  

 

 

 

 

 

数据的研究意义：  

水体碱度和沉积物pH是解释底栖群落变异的关键参数，表明碳酸盐化学对底栖生物的重要性（图4、5，表3）。  

 

盐度和沉积物粒度分选性在圣劳伦斯湾南部影响显著，反映了区域环境差异对生物分布的调控（图5，表4）。  

 

 

双壳类幼体丰度与水体碱度呈负相关，提示其可能对碳酸盐化学变化敏感（图7）。  

 

 

 

结论：  

碳酸盐化学参数（沉积物pH、水体/沉积物碱度）是底栖群落的主要驱动因素，尤其在芬迪湾影响显著。  

 

区域差异显著：芬迪湾以沉积物pH为主导，圣劳伦斯湾南部以盐度为主导。  

 

底栖群落对碳酸盐化学的敏感性表明，未来海洋酸化可能通过改变pH和碱度影响生态系统功能。  

 

双壳类幼体丰度与碳酸盐化学的关联性突出其作为气候变化敏感指示物种的潜力。  

 

丹麦Unisense电极测量数据的意义：  

使用Unisense微电极（pH-500）测量沉积物pH剖面（0-3 cm深度，0.5 cm间隔），其高分辨率数据揭示了沉积物内部化学环境的垂直异质性。这种高精度测量能捕捉到沉积物-水界面附近的微环境变化，例如：  

酸化热点检测：在芬迪湾站点RH，沉积物pH在2021年显著下降（图4），可能与微生物活动或有机质分解导致的局部酸化相关。  

 

生物地球化学关联：沉积物pH与碱度的组合分析（图4）表明，pH变化与碳酸盐溶解/沉淀过程相关，影响底栖生物的钙化能力（如双壳类幼体）。  

 

生态意义：沉积物pH在芬迪湾解释了16.9%的群落变异（表4），证实其对底栖生物分布的直接调控作用，尤其是对pH敏感物种（如多毛类Tubificoides benedii）的丰度影响显著。  

 

这些数据为理解沉积物微环境对底栖生物的生理胁迫（如酸化）提供了关键证据，并为预测未来海洋酸化对潮间带生态系统的冲击奠定了基础。