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《中国科学院烟台海岸带研究所在滨海湿地大型底栖动物群落多样性格局及驱动机制方面取得新进展》

  • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者： 熊萍
  • 发布时间：2025-03-13

  • 大型底栖动物是湿地生态系统中的重要生物类群，开展黄河三角洲湿地大型底栖动物群落多样性格局及驱动机制研究，对于深入理解该区域生物多样性动态变化，支撑湿地生态保护与可持续管理具有重要意义。近日，中国科学院烟台海岸带研究所李宝泉研究团队系统评估了黄河三角洲潮间带与近岸浅海、不同潮汐区以及调水调沙背景下大型底栖动物群落的空间分布特征和响应模式。

    首次运用谱系和功能β多样性，分析了黄河三角洲湿地潮间带及近岸浅海大型底栖动物多样性。在分类、谱系和功能维度上，近海站点的α-多样性较高，潮间带群落的β-多样性较高；物种更替对分类学、谱系和功能性β-多样性的贡献更为显著，突出了这两个区域之间不仅物种组成发生了变化，谱系关系和功能性特征也发生了变化。此外，潮间带的物种更替较高，而近海区（特别是功能性β-多样性）则表现出更高的嵌套性成分贡献。

    系统分析黄河口不同潮汐区大型底栖动物群落空间格局及驱动因素，探讨底栖动物对环境异质性的生态响应机制。结果表明，北岸潮汐区和南岸大汶流潮汐区的群落组成和α多样性存在显著差异。北岸潮汐区物种丰富度较高，以软体动物（51%）和环节动物（45%）为主，盐度是主要驱动因素；南岸大汶流潮汐区以节肢动物（74%）为主，沉积物砂含量是主要驱动因素。β多样性分析显示高环境异质性塑造了上述物种分布格局，物种更替是生物多样性空间差异的主导过程。

    针对调水调沙工程对河口邻近海域的生态效应，研究团队梳理了2022-2023年调水调沙周期内不同径流条件下黄河口大型底栖动物群落特征。从群落地理学的角度来看，在春季和夏季枯水期，典型的河口底栖动物群落主要分布于距离黄河口口门30 km范围内。调水调沙后，河口北侧原有群落保持较好稳态，河口南侧受水沙输入影响，群落结构遭到严重破坏；水沙排放影响下的近河口物种丧失和远河口环境过滤，导致了群落结构空间异质性增强；河口区大型底栖动物群落β多样性显著增加，环境梯度上的物种更替率增高且群落结构呈现破碎化特征。

    研究结果深化了黄河三角洲湿地大型底栖动物群落多样性格局及其驱动机制认知。相关研究成果发表在Ecology and Evolution、Aquatic Sciences、Marine Environmental Research等期刊上。王娇特别研究助理、孙德斌博士生和符清露硕士生为第一作者，陈琳琳副研究员和李宝泉研究员分别为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、山东省自然基金和研究所研究组群等项目的资助。

    相关论文信息：

    （1）Jiao?Wang,Shaoyu?Jiang,?Debin?Sun,Jing?Chen,Baoquan?Li,Linlin?Chen*,2024. Turnover structures in?macrobenthic communities rather than?nestedness in?the?Yellow River Delta wetland,China. Aquatic Sciences (2024) 86:99.

    （2）Qinglu Fu,Jiao Wang,Debin Sun,Jianyu Chi,Wenzheng Fan,Yu Li,Yilin Wang,Baoquan Li,Linlin Chen*. Environmental heterogeneity drives the spatial distribution of macrobenthos in the Yellow River Delta wetland. Aquatic Sciences (2025) 87:47.

    （3）Debin Sun, Qinglu Fu, Jiao Wang, linlin Chen, Jing Chen, Yilin Wang, Baoquan Li*. How marine megabenthos fauna responds to river discharge and artificial flood in large river estuary[J]. Ecology and Evolution, 2025, 15:e70755.

    （4）Debin Sun, Jiao Wang, Qinglu Fu, Linlin Chen, Jing Chen,Teng Sun, Baoquan Li*, 2024. Artificial River Flow Regulation Triggered Spatio-temporal Changes in Marine Macrobenthos of the Yellow River Estuary. Marine Environmental Research, 202 (2024) 106804.



  • 原文来源：https://yic.cas.cn/xwzx/kydt/202503/t20250304_7545989.html
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相关报告

  • 《中国科学院烟台海岸带研究所在滨海湿地土壤碳库对气候变化响应研究方面取得新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2023-02-13
    • 滨海湿地的蓝碳功能和增碳潜力已成为缓解全球气候变化的长期解决方案之一，也是我国实现“双碳”目标的基于自然的重要解决方案。同时，滨海湿地也是气候变化的敏感区，气温升高、降水变异、大气氮沉降等环境变化决定着滨海湿地的蓝碳功能及其变化趋势。近期，中国科学院烟台海岸带研究所韩广轩团队依托中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站，基于长期野外定位观测和原位控制试验，在滨海湿地土壤碳库对气候变化响应研究方面取得系列进展。 基于6年（2016-2021）的降雨量梯度变化控制实验平台发现，土壤呼吸年均值随着降雨梯度呈指数增加，同时土壤呼吸对降雨处理的敏感性（以降雨处理下每100毫米的降雨变化为标准）表现出显著的年际变化。在气温、净辐射和环境降雨等所有的环境气候中，土壤呼吸对降雨处理敏感性的年际变化只与环境降雨的年际变化有联系，两者呈显著的负相关关系。此外，环境降雨量决定了滨海湿地对降雨处理的敏感性，未来放大的降雨年际变化可能会调节土壤呼吸对气候变化的敏感性。这些发现表明随着野外控制实验处理年份的增加，环境气候的变化可能会对实验梯度处理效应产生影响（Li et al. 2023, Global Change Biology），因此长期野外控制试验平台要关注环境气候的变化对控制实验处理效应的调节作用。 依托野外原位淹水深度控制试验平台（0、5、10、20、30和40cm淹水深度），通过滨海湿地土壤CH4排放、总生态系统CH4排放、净生态系统CO2交换和植物性状等长期定位监测，揭示了淹水深度对植物介导的CH4排放的影响。研究发现淹水深度减少了土壤CH4排放，但增加了总生态系统CH4排放。在不同淹水深度条件下，植物介导的CH4排放占总生态系统CH4排放的99%。另外，淹水深度（0至20cm）强烈的刺激了植物介导的CH4排放。一方面，增加的净生态系统CO2交换促进了植物介导的CH4产生，这可能是因为来自光合输入的碳为产甲烷菌提供了能量和碳源。另一方面，植物高度与植物介导的CH4排放显著相关，这表明植物性状在CH4传输过程中起着重要作用（Zhao et al. 2023, Functional Ecology）。该研究强调了水文状况和植物性状在未来预测湿地生态系统CH4排放中的重要性。 依托建于2012年的大气氮沉降野外控制试验平台，基于土壤异养呼吸和自养呼吸、土壤性质、微生物活性和植物生长等指标测定，发现长期的氮输入使土壤呼吸速率提高了26.6±1.2%。土壤微生物生物量碳增加了4倍，使得异养呼吸速率提高了26.9±1.2%。此外，氮输入促进了植物生长，使地上部生物量增加了28.7±6.9%，同时产生了冷却效应（cooling effect），部分抵消了自养呼吸的增加。研究表明，结合土壤环境条件和植物生长之间的相互作用，氮输入通过增加土壤微生物量碳来促进滨海湿地的土壤呼吸（Qu et al. 2023, Soil Biology and Biochemistry）。 在深入分析蓝碳增汇（特别是土壤碳汇）技术和途径国际发展态势的基础上，结合长期定位监测和技术研发工作，提出了海岸带生态系统蓝碳增汇理念（韩广轩等. 2023, 中国科学院院刊），重点围绕土壤碳减排技术、植物固碳增汇技术、土壤微生物固碳技术、碳沉积埋藏技术这4个关键技术，探索海岸带蓝碳增汇技术体系与途径。建议未来应从研发海岸带蓝碳增汇技术、实现生态保护修复与固碳增汇协同增效、加强固碳增汇技术的监测与评估、建立海岸带蓝碳碳汇发展的长效管理机制等方面，加快前瞻布局和系统研究，为制定海岸带蓝碳增汇途径和提升碳汇功能提供理论和技术支持，在增加生态碳汇能力和实现碳达峰碳中和目标中发挥积极作用。 相关成果发表在Global Change Biology、Functional Ecology、Soil Biology and Biochemistry、《中国科学院院刊》上。研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、中国科学院国际大科学计划培育专项的资助。 论文信息： 1. Li, X., Hou, Y., Chu, X., Zhao, M., Wei, S., Song, W., Li, P., Wang, X., Han, G.* (2023). Ambient precipitation determines the sensitivity of soil respiration to precipitation treatments in a marsh. Global Change Biology, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.16581 2. Zhao, M., Li, P., Song, W., Chu, X., Eller, F., Wang, X., Liu, J.*, Xiao, L., Wei, S., Li, X., & Han, G. *(2023). Inundation depth stimulates plant-mediated CH4 emissions by increasing ecosystem carbon uptake and plant height in an estuarine wetland. Functional Ecology, 00, 1–15. https://doi.org/10.1111/1365-2435.14258 3. Qu, W., Xie, B., Hua, H., Bohrer, G., Penuelas, J., Wu, C.*, & Han, G.* (2023). Long-term nitrogen enrichment accelerates soil respiration by boosting microbial biomass in coastal wetlands. Soil Biology and Biochemistry, 175, 108864. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108864 4. 韩广轩*, 宋维民, 李远, 肖雷雷, 赵明亮, 初小静, 谢宝华. 海岸带蓝碳增汇：理念、技术与未来建议. 中国科学院院刊, 2022, doi: 10.16418/j.issn.1000-3045. 20220619001.
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  • 《中国科学院烟台海岸带研究所在降雨变化对滨海湿地碳循环影响机制方面取得新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2024-09-13
    • 滨海湿地富含土壤有机碳，被认为是全球重要的碳汇，也是全球“蓝碳”资源的重要贡献者。全球气候变化模型预测，全球变暖导致水文循环加强，降雨变异包括降雨量、降雨频率和季节性等变异概率加大。滨海湿地具有咸且浅的地下水位特征，其干湿交替的水文条件，使得湿地植被对土壤水盐动态极为敏感，降雨变异通过改变土壤水盐条件，调控植被生长、土壤微生物活性和碳分解速率，进而影响滨海湿地的蓝碳功能。近日，依托中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站，滨海湿地研究团队基于长期野外控制和模拟试验，在滨海湿地植物群落组成、生态系统碳水交换和土壤有机碳稳定性对降雨变化响应研究中取得了重要进展，成果发表在Journal of Environmental Management、Functional Ecology、Soil Biology and Biochemistry上。 基于降雨量变化控制试验平台连续五年的观测发现，降雨量通过改变土壤盐分进而影响植物的优势物种和功能群分布（Song et al.,2024,Journal of Environmental Management）。研究结果表明，降水增加促进了植物群落高度，但对群落密度有负面影响，并且在年际变化中波动很大。我们的结果还表明，降水变化中的物种组成差异是由湿地优势物种的变化驱动的。湿地物种的优势度存在显著的年际变化：随着时间的推移，一些物种如芦苇保持稳定，但先锋植物优势种碱蓬逐渐减少甚至消失。此外，降水的变化主要通过影响土壤盐分来改变优势物种组成和功能群。降水减少引起的盐分胁迫使物种组成从株高较高的多年生植物和禾本科植物为主转变为矮小的一年生植物和杂草，同时物种丰富度下降。相反，降水量增加引起的土壤脱盐增加了物种丰富度，多年生植物和禾本科植物增加。这些发现旨在为预测植被动态变化状况和制定适应未来降水变化的生态管理策略提供理论依据。 基于降雨季节分配控制试验平台连续四年的观测发现，季节降雨分配通过调节春季土壤水盐动态驱动年尺度上盐沼湿地生态系统CO2-H2O交换。在此过程中，年尺度上的生态系统净CO2交换、蒸发散、碳利用效率和水分利用效率对春季降雨分配减少、夏秋季降雨分配增加更为敏感。相关分析发现，春季干旱通过加剧土壤盐碱化、抑制植被定植和生长，夏季淹水因为增加植被的淹水胁迫抑制植被的光合固碳能力，从而极大地削弱年尺度上盐沼湿地生态系统CO2-H2O交换能力。因此，在全球气候变化背景下，未来春季干旱诱发的土壤水盐条件将对盐沼湿地CO2-H2O交换产生重要影响（Huang et al.,2024,Functional Ecology）。 基于降雨改变模拟控制实验平台，模拟黄河三角洲两个季节（干旱季和湿润季）降雨频率（高频率降雨、中频率降雨和低频率降雨）对土壤碳矿化CO2和CH4排放的影响。研究发现在干旱季，降雨频率减少显著降低了土壤CO2和CH4通量，这可能与微生物活性和多样性以及土壤水分和盐分等理化性质的变化密切相关（Li et al.,2024,Soil Biology and Biochemistry）。在湿润季，降雨频率处理对土壤碳矿化没有显著影响，这可能是因为降雨前较高的土壤水分减弱了降雨处理对这些指标的影响。因此，该河口盐沼土壤碳矿化损失对降雨频率变化的响应具有季节依赖性。在未来气候变化的背景下，降雨频率向大降雨事件增加的趋势转变将会放大表层土壤水盐变化，这对滨海湿地土壤碳稳定性和碳收支产生重要影响。 相关研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院国际科学伙伴计划等项目资助。 论文链接： 1.Song J,Liang ZH,Li XG,Wang XJ. Chu XJ,Zhao ML,Zhang X.S.,Li PG,Song WM,Huang WX,Han GX*. 2024. Precipitation changes alter plant dominant species and functional groups by changing soil salinity in a coastal salt marsh. Journal of Environmental Management 368,122235. DOI: 10.1016/j.jenvman.2024.122235. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.122235 2. Huang WX,Han GX,Wei SY,Zhao ML,Chu XJ*,Sun RF,Zou N,Wang XJ,Li PG,Zhang XS,Lu F,Zhang SY. 2024. Seasonal precipitation distribution determines ecosystem CO2 and H2O exchange by regulating spring soil water–salt dynamics in a brackish wetland. Functional Ecology,0269-8463. DOI: 10.1111/1365.2435.14617.https://doi.org/10.1111/1365-2435.14617 3. Li X,Chen KL,Zhang QQ,Zhang XS,Wang XJ,Zhao ML,Li PG,Xie BH,Han GX,Song WM*. The response of soil carbon mineralization losses to changes in rainfall frequency is seasonally dependent in an estuarine saltmarsh. Soil Biology and Biochemistry,197,109538.DOI: 10.1016/j.soilbio.2024.109538. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2024.109538
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