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性的多尺度分析：盧瓦爾河口潮間帶泥灘的生態學進展  

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至數百公里），結合尺度方差分析（SVA）、莫蘭指數和實驗變異函數，揭示了底棲有孔蟲密度變化的關鍵控制尺度。研究發現：1）有孔蟲密度變異主要發生在米至公里尺度，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（圖5A），而食物質量指標（如活性指數）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動的化學趨向性主導有孔蟲微生境分布。  

 

 

研究目的  

量化底棲有孔蟲空間異質性的主導尺度。  

 

識別控制Ammonia tepida密度變化的關鍵環境因子。  

 

解析有孔蟲垂直分布與生物擾動、化學趨向性的關聯機制。  

 

研究思路  

多尺度采樣設計：  

 

整合歷史數據與新增采樣點（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、營養鹽差異（表2）。  

 

統計模型構建：  

 

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（圖4A）和實驗變異函數（圖4C）驗證空間自相關性。  

生物與環境參數測量：  

 

有孔蟲密度與垂直分布（圖3）、葉綠素a、活性指數（表3）。  

 

 

溶解氧剖面（Unisense電極）與耗氧率（DOU）計算（表4）。  

 

測量數據及研究意義  

有孔蟲密度與垂直分布：  

 

數據來源：巖芯切片（0–5 cm分層）熒光染色計數（圖3）。  

 

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

葉綠素a與活性指數：  

 

數據來源：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（R2=0.95，圖5A），證實食物數量（非質量）是其密度主控因子。  

溶解氧剖面與耗氧率：  

 

數據來源：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認知。  

 

丹麥Unisense電極數據的詳細研究意義  

高分辨率氧動力學解析：  

 

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），直接關聯有孔蟲在表層的富集。  

生物擾動效應量化：  

 

DOU數據（表4）結合垂直分布（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-化學趨向"（BC）模型，解釋淺層最小密度區的形成機制。  

生態功能評估：  

 

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），表明其在碳循環中的直接代謝貢獻有限，但間接通過調控微生境影響營養鹽循環。  

 

結論  

主導空間尺度：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間。  

 

關鍵控制因子：A. tepida密度由葉綠素a濃度驅動（食物數量＞質量），體現機會主義策略；H. germanica則受鹽度抑制，依賴盜食質體策略。  

 

垂直分布機制：生物擾動與化學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注百米尺度生境異質性，葉綠素a可作為A. tepida分布的生物指示因子。