Ocean acidification modifies behaviour of shelf seabed macrofauna: A laboratory study on two ecosystem engineers, Abra alba and Lanice conchilega  

海洋酸化改變大陸架海底大型動物行為：對兩種生態系統工程師Abra alba和Lanice conchilega的實驗室研究  

來源：Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, Volume 558, 2023, Article 151831  

《實驗海洋生物學與生態學雜志》第558卷，2023年，文章編號151831  

 

摘要內容：  

摘要指出海洋酸化（降低0.3 pH單位）顯著改變兩種關鍵底棲生物的行為：  

白溝蛤（Abra alba）：懸浮攝食時間減少86%，沉積攝食時間減少53%，總攝食時間降低52%。  

 

沙管蟲（Lanice conchilega）：管腔泵水頻率在酸化1周后增加30%，2周后增加52%。  

 

這些行為變化可能通過生物擾動影響沉積物-水界面的物質交換和生態系統功能。  

 

研究目的：  

量化海洋酸化對兩種底棲關鍵種（Abra alba和Lanice conchilega）行為的影響。  

 

探究行為改變對沉積物生物地球化學過程的潛在生態意義。  

 

研究思路：  

實驗設計：  

 

采集北海沉積物和生物樣本，實驗室模擬環境（溫度19°C，鹽度33.5）。  

 

設置對照組（pH 8.1-8.2）和酸化組（pH降低0.3單位），暴露2周（沙管蟲）或4周（白溝蛤）。  

行為監測：  

 

白溝蛤：通過延時攝影（1秒間隔）記錄攝食行為（懸浮 vs 沉積攝食）。  

 

沙管蟲：通過壓力傳感器記錄管腔泵水頻率，并用Unisense氧微電極同步驗證（圖1）。  

 

數據分析：t檢驗和重復測量ANOVA比較組間差異。  

 

測量數據及研究意義：  

白溝蛤攝食行為（圖3）：  

 

 

數據：懸浮攝食頻率（OA組降低6倍）、單次攝食時長（OA組懸浮攝食縮短3倍）、總攝食時間占比（CTRL:75% vs OA:23%）。  

 

意義：反映生物通過減少酸化海水攝入來維持生理平衡，但長期可能導致能量短缺。  

沙管蟲泵水頻率（圖4）：  

 

 

數據：泵水間隔時間（CTRL:4分鐘；OA組1周后:3分鐘，2周后:2.8分鐘）。  

 

意義：表明代謝需求增加（如排毒或供氧），可能增強沉積物氧化和營養鹽循環。  

Unisense氧微電極數據（圖1）：  

 

數據：同步記錄泵水行為與孔隙水氧濃度動態（氧濃度隨泵水周期性波動）。  

 

意義：驗證壓力傳感器信號對應真實生物灌溉事件，證實泵水可將含氧水注入沉積物深層（1.5-2 mm深度），直接影響沉積物氧化還原狀態。  

 

結論：  

行為適應性差異：  

 

白溝蛤通過減少攝食（尤其懸浮攝食）回避酸化脅迫，但可能犧牲長期能量攝入。  

 

沙管蟲通過增加泵水頻率應對代謝需求上升，可能增強生物擾動效應。  

生態級聯效應：  

 

白溝蛤攝食減少可能降低生物擾動和有機質礦化速率。  

 

沙管蟲泵水增加可能擴大沉積物氧化區，促進微生物活動，但長期代謝成本存疑。  

方法學貢獻：壓力傳感器與Unisense電極聯用為行為-環境互作研究提供高分辨率技術方案。  

 

Unisense電極數據的詳細研究意義：  

丹麥Unisense氧微電極（型號ox25）在本研究中實現了：  

行為-環境耦合驗證：通過同步監測泵水事件與孔隙水氧濃度變化（圖1），首次證實沙管蟲單次"活塞泵"行為可使沉積物1.5-2 mm深處氧濃度瞬時上升，量化了生物灌溉對微尺度氧化環境的塑造能力。  

 

機制解析：數據顯示泵水頻率增加52%可將更多酸化水體泵入沉積物深層，可能擴大酸化對底棲微生物群落的影響范圍。  

 

技術優勢：微電極的毫米級空間分辨率（優于傳統分層采樣）和秒級時間分辨率，揭示了傳統方法無法捕捉的瞬態生物地球化學響應，為預測海洋酸化對底棲生態系統功能的影響提供關鍵機理參數。