Multiscale analysis of living benthic foraminiferal heterogeneity: Ecological advances from an intertidal mudflat(Loire estuary, France)  

活體底棲有孔蟲異質(zhì)性的多尺度分析：盧瓦爾河口潮間帶泥灘的生態(tài)學(xué)進展  

來源：Continental Shelf Research 232 (2022) 104627

《大陸架研究》第232卷 2022年 文章編號104627

 

摘要內(nèi)容  

本研究通過盧瓦爾河口"Les Brillantes"泥灘的多尺度采樣（1 cm至數(shù)百公里），結(jié)合尺度方差分析（SVA）、莫蘭指數(shù)和實驗變異函數(shù)，揭示了底棲有孔蟲密度變化的關(guān)鍵控制尺度。研究發(fā)現(xiàn)：1）有孔蟲密度變異主要發(fā)生在米至公里尺度，尤其百米尺度（100–1000 m）是信息最豐富的采樣區(qū)間；2）阿米巴蟲（Ammonia tepida）密度與表層沉積物葉綠素a濃度顯著正相關(guān)（圖5A），而食物質(zhì)量指標(biāo)（如活性指數(shù)）和氧滲透深度影響不顯著；3）垂直分布模型表明生物擾動驅(qū)動的化學(xué)趨向性主導(dǎo)有孔蟲微生境分布。  

 

 

研究目的  

量化底棲有孔蟲空間異質(zhì)性的主導(dǎo)尺度。  

 

識別控制Ammonia tepida密度變化的關(guān)鍵環(huán)境因子。  

 

解析有孔蟲垂直分布與生物擾動、化學(xué)趨向性的關(guān)聯(lián)機制。  

 

研究思路  

多尺度采樣設(shè)計：  

 

整合歷史數(shù)據(jù)與新增采樣點（圖1），覆蓋厘米級（巖芯切片）至百公里級（河口尺度）空間范圍。  

 

重點分析兩個潮間帶站點（S1近岸、S2離岸），對比鹽度、溫度、營養(yǎng)鹽差異（表2）。  

 

統(tǒng)計模型構(gòu)建：  

 

尺度方差分析（SVA）量化各尺度對總方差的貢獻（圖4B）。  

 

莫蘭指數(shù)（圖4A）和實驗變異函數(shù)（圖4C）驗證空間自相關(guān)性。  

生物與環(huán)境參數(shù)測量：  

 

有孔蟲密度與垂直分布（圖3）、葉綠素a、活性指數(shù)（表3）。  

 

 

溶解氧剖面（Unisense電極）與耗氧率（DOU）計算（表4）。  

 

測量數(shù)據(jù)及研究意義  

有孔蟲密度與垂直分布：  

 

數(shù)據(jù)來源：巖芯切片（0–5 cm分層）熒光染色計數(shù)（圖3）。  

 

意義：揭示Ammonia tepida在表層（0–1 cm）富集（最高829 ind/10 cm3），隨深度呈指數(shù)下降，反映化學(xué)趨向性驅(qū)動的微生境選擇。  

葉綠素a與活性指數(shù)：  

 

數(shù)據(jù)來源：HPLC測定表層沉積物（表3）。  

 

意義：葉綠素a濃度與A. tepida密度顯著正相關(guān)（R2=0.95，圖5A），證實食物數(shù)量（非質(zhì)量）是其密度主控因子。  

溶解氧剖面與耗氧率：  

 

數(shù)據(jù)來源：Unisense微電極（50 μm尖端）測量黑暗條件下溶解氧垂直剖面（§2.4），結(jié)合PROFILE軟件計算DOU（表4）。  

 

意義：量化有孔蟲呼吸貢獻僅占沉積物總耗氧量的0.1–2.3%，修正其對氧化還原過程的傳統(tǒng)認(rèn)知。  

 

丹麥Unisense電極數(shù)據(jù)的詳細研究意義  

高分辨率氧動力學(xué)解析：  

 

微電極以毫米級分辨率測量溶解氧梯度（§2.4），顯示S1站點氧化層較薄（2.3±0.4 mm vs S2的4.7±0.7 mm，表2），直接關(guān)聯(lián)有孔蟲在表層的富集。  

生物擾動效應(yīng)量化：  

 

DOU數(shù)據(jù)（表4）結(jié)合垂直分布（圖3）驗證生物擾動（如多毛類）促進有孔蟲向氧化層遷移的"生物擾動-化學(xué)趨向"（BC）模型，解釋淺層最小密度區(qū)的形成機制。  

生態(tài)功能評估：  

 

有孔蟲呼吸耗氧量（3357±117 pmol O?·ind?1·d?1）僅占沉積物總DOU的≤2.3%（表4），表明其在碳循環(huán)中的直接代謝貢獻有限，但間接通過調(diào)控微生境影響營養(yǎng)鹽循環(huán)。  

 

結(jié)論  

主導(dǎo)空間尺度：有孔蟲密度變異核心尺度為100–1000 m（SVA貢獻＞10%，圖4B），建議未來采樣聚焦此區(qū)間。  

 

關(guān)鍵控制因子：A. tepida密度由葉綠素a濃度驅(qū)動（食物數(shù)量＞質(zhì)量），體現(xiàn)機會主義策略；H. germanica則受鹽度抑制，依賴盜食質(zhì)體策略。  

 

垂直分布機制：生物擾動與化學(xué)趨向性共同塑造有孔蟲微生境（BC模型），密度比值（α≈1.1）表明快速達到飽和平衡（圖5B）。  

 

管理啟示：保護潮間帶泥灘需關(guān)注百米尺度生境異質(zhì)性，葉綠素a可作為A. tepida分布的生物指示因子。