《Science of the Total Environment》文章:相较静态压力源,压力源波动引起海草群落反应机制的转变

海草床生态系统受多重人为压力源的影响,易发生生境退化和丧失。海草床生态系统面临的压力源是高度动态的,但多重压力实验往往忽略了其强度的可变性。因此,对于动态压力影响下的海草响应机制研究仍存在诸多不足。近日,来自澳大利亚格里菲斯大学Andria Ostrowski研究团队在《Science of the Total Environment》上发表了相关文章,利用结构方程模型(SEM)探究了压力源强度和多重压力间的同步性变化对海草群落的原位影响,该研究结果有助于增强压力源环境影响的机制理解,并为有效的生态系统保护管理方法提供理论支持。

研究人员在澳大利亚昆士兰东南部的海草床内进行了连续六周的原位实验与观测,比较持续光衰减和物理扰动(图1B)、同相波动光衰减和物理扰动(图1C)和异相波动光衰减和物理扰动(图1D)下海草密度、叶面积及样方内甲壳动物丰度的变化。

《Science of the Total Environment》文章:相较静态压力源,压力源波动引起海草群落反应机制的转变

图1实验处理(压力源强度和多重压力间的同步性变化)

通过结构方程模型(SEM)进行数据分析,确定了环境压力-海草性质-甲壳动物丰度变化间的影响关系,如图2所示。结果表明,光衰减和物理扰动对海草密度存在负面影响,对叶面积存在正面影响,对甲壳动物丰度存在负面影响,该影响可直接产生,也可借助可变环境对叶面积负面影响的中介效应产生,且中介效应强度弱于直接效应。

《Science of the Total Environment》文章:相较静态压力源,压力源波动引起海草群落反应机制的转变

图2处理梯度和处理时间对海草群落的影响

对比不同处理组的海草密度和叶面积,研究人员发现海草对波动压力源和恒定压力源存在不同的响应机制:相对于稳定环境中的海草个体,暴露于高度可变环境中的个体可能降低生物体的压力耐受度。此外,在该研究中,研究人员发现恒定与波动的环境对海草叶面积和甲壳动物丰度的影响程度和方式存在显著差异,即生物间的相互作用可能放大或改善多重压力源效应,单纯的静态试验可能导致对动态环境群落影响的估计偏差。结果如图3所示。

《Science of the Total Environment》文章:相较静态压力源,压力源波动引起海草群落反应机制的转变

图3静态与动态环境压力下中介模型概念图

该研究通过静态压力试验与波动压力试验,借助结构方程模型探究了海草响应机制的变化,表明目前常采用的高度控制的静态实验可能引起机制和环境影响评估的偏差。该研究有助于增强动态环境影响的机制理解,并为多重环境压力实验的设计提供了新的思路。

来源:Marine Pollution Bulletin

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