《Ecohydrology & Hydrobiology》:Monsoon-driven hydrological disturbance restructures zooplankton communities and overrides spatial gradients in tropical estuaries
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本研究在孟加拉国Pasur River河口通过监测浮游动物群落,发现季风导致的水文扰动(盐度、悬浮固体变化)对群落结构的影响显著强于空间梯度差异,且在季风后出现明显的群落重组与恢复现象。
艾琳·苏尔塔娜(Airin Sultana)| 阿布·赛义德·朱埃尔(Md. Abu Sayed Jewel)| 杰斯敏·阿拉(Jesmin Ara)| 帕尔塔·萨拉蒂·达斯(Partha Sarathi Das)| 艾尤努丁·哈克(Md. Ayenuddin Haque)
拉杰沙希大学(University of Rajshahi)渔业学院渔业系,孟加拉国拉杰沙希6205
摘要
受季风影响的河口会经历突然的水文扰动,这些扰动会暂时改变生物群落的结构,然而季节性扰动与空间环境梯度之间的相对重要性仍不甚明了。我们以浮游动物作为敏感的生物响应指标,研究了孟加拉国帕苏尔河(Pasur River)河口在季风影响下的群落重组情况。2024年6月至2025年5月期间,在12个站点采集了浮游动物群落和水质参数的数据。研究结果显示,浮游动物群落结构存在明显的季节性变化,而站点间的空间差异相对较小,这表明季风引起的扰动超过了空间梯度的影响。浮游动物的密度、丰富度和多样性在季风期间最低,在季风过后显著增加,这与扰动后的短期生态恢复一致。多元分析(RDA)和广义线性模型(GLM)分析表明,盐度和总悬浮固体(TDS)是影响群落动态的主要环境因素。相似性百分比分析(SIMPER)进一步显示,原生动物和桡足类动物(如Difflugia、Paramecium、Tintinnopsis、Calanus和Bosminopsis)的变化是导致群落季节性差异的主要原因。这些结果表明,季风引起的水文扰动可以暂时掩盖空间环境梯度的影响,从而驱动浮游动物群落的重组和恢复,突显了浮游动物作为热带河口系统环境变化敏感指标的价值。
引言
河口是海洋和淡水环境之间的过渡带,被认为是生产力极高的栖息地,具有动态的空间和时间水生生物模式。这些系统在多个空间和时间尺度上表现出物理作用与生物响应之间的强烈耦合。河口的水动力特性受到栖息地条件和时间空间的影响(McLusky和Elliott,2004)。陆地径流和气候条件也使得河口系统在时间和空间上都不稳定(Kaushal等人,2025)。河口系统的功能受温度和盐度梯度、潮汐和海洋力量、大气变化以及河流流量的复杂相互作用所支配(Zarzuelo等人,2023)。在局部或狭窄的尺度上,河口环境受潮汐周期的强烈影响,潮汐周期决定了水位的短期波动、流速和盐度分布(Khalil等人,2025)。而在更广泛的空间和时间尺度上,热带地区的河口动态与季风驱动的淡水流量密切相关,季风流量决定了盐度、水位、沉积物输送和营养输入的季节性变化(Vineetha等人,2015)。尽管季风作用的水文效应已被广泛认识,但季风引起的水文扰动在多大程度上能够掩盖空间环境梯度并重新组织生物群落仍缺乏足够的研究。
在雨季(季风季节),高河流流量会稀释盐度、增强垂直分层并增加浑浊度;而在旱季,淡水流入减少,使得海水进一步向上游渗透,影响浮游生物、鱼类和底栖生物的分布(Fernandes等人,2018)。虽然较发达的热带地区的河口拥有流量调节和管理基础设施,可以缓解极端的季节性波动(Beakes等人,2021),但在发展中国家(如孙德尔本斯(Sundarbans)、帕苏尔河(Pasur River)和马哈纳迪河(Mahanadi River)的河口,由于季节性降雨量大且河流流量相对不受控制,它们对季风变化非常敏感(Wahid等人,2007;Pattanaik等人,2022;Hasan等人,2022)。因此,这些系统在季风期间会经历明显的环境扰动,随后在季风过后部分恢复。了解季风的影响对于评估热带沿海系统的河口生态和水质至关重要。
在河口生态系统中,自然因素和人为因素共同塑造了浮游动物群落的多样性和分布(Gao等人,2019)。在受季风驱动的热带河口中,浮游动物成为食物网中的关键组成部分(Venkataramana等人,2023)。浮游动物通过为鱼类(包括幼体和幼虫阶段)提供主要食物来源,在营养级之间起到连接作用。浮游动物的数量和分布调节鱼类的补充、生长和迁移模式,并支持沿海渔业(de Lima和Pessanha,2024;Sanvicente-A?orve等人,2022;Macário等人,2021)。浮游动物通过摄食、排泄和垂直迁移促进能量和营养从初级生产者向更高营养级的传递,从而增加微生物群落的营养可用性(Vereshchaka,2024;Maas等人,2020;Kiko等人,2020)。此外,浮游动物数量的时空变化会显著影响养分循环和有机物质的移动,将其动态与河口和沿海生态系统的健康和稳定性联系起来(Sharpe,2025;Giraldo等人,2024;Ke等人,2022)。在季风引起的水文变化下,浮游动物群落预计会迅速响应环境扰动,导致群落结构的暂时重组。因此,浮游动物组成或数量的变化(无论是由于淡水排放、盐度梯度的变化还是沿海人为压力)都可能通过食物网产生连锁反应。浮游动物因其短暂的存在和对压力的敏感性,成为衡量河口健康状况的敏感指标,揭示了生态系统活力、适应性和淡水波动、污染及气候变化影响的关键信息(Boldrocchi等人,2023;Vezi等人,2019)。它们的响应可以提供水文扰动后生态重组的早期信号。
在帕苏尔河河口(Pasur River Estuary,PRE),季风驱动的淡水流入与潮汐混合和人为压力相互作用,形成了反复出现的水文扰动模式。在这种条件下,浮游动物群落预计会经历由扰动驱动的重组,而不仅仅是简单的季节性更替。将季风作用视为可预测的脉冲扰动,有助于评估短期的群落重组和扰动后的稳定过程。因此,本研究旨在考察PRE中物理化学参数和浮游动物群落的季节性和空间变化,验证以下假设:(1)季风引起的水文扰动对群落结构的影响大于空间梯度;(2)季风期间悬浮固体含量升高和盐度降低会抑制优势物种并重组群落;(3)季风过后群落会表现出部分生态重组。
采样点选择
本研究在位于孟加拉国西南部的帕苏尔河河口(Pasur River Estuary,PRE)进行,该河口是一个受潮汐影响的多通道河口(坐标:21°44′59.99″ N, 89°29′59.99″ E,图1)。PRE构成了孙德尔本斯红树林系统的海洋界面,并与恒河(Ganges River)在水文上相连。河口长度约为142公里,深度在3至15米之间,最终与希布萨河(Shibsa River)汇合后流入孟加拉湾。淡水流入量受
物理化学参数的动态变化
物理化学参数的季节性和空间变化见图2和表S2。ART-ANOVA分析表明,所有测量的水质变量都受到季节的显著影响(F = 191.78–324.00,p < 0.001),并且大多数变量在不同站点间也存在显著的空间差异(F = 11.33–92.03,p < 0.001)。一些参数还表现出季节与站点之间的交互作用(F = 2.47–17.39,p < 0.001–0.0001;表S3)。水温在物理化学参数的季节性和空间动态变化
环境因素的季节性变化显著影响浮游动物的分布和数量。非生物因素调节浮游动物的代谢率、应激反应和免疫效率(Li等人,2026;Kari,2025;Terry等人,2024),从而影响它们的出现和分布。在受季风影响的河口中,这种非生物变异性表现为一种季节性水文扰动,这种扰动可以影响生物群落(结论
本研究表明,PRE中的浮游动物群落受到季节性季风驱动的环境变化的强烈影响,站点间的空间差异也影响了群落多样性。盐度和总悬浮固体的季节性波动与浮游动物密度和多变量群落组成的变化密切相关,表明季风期间发生了水文扰动,而季风过后群落部分恢复了稳定(
资金来源
本研究未获得来自公共、商业或非营利组织的任何资助。CRediT作者贡献声明
艾琳·苏尔塔娜(Airin Sultana):撰写初稿、方法论设计、数据整理。阿布·赛义德·朱埃尔(Md. Abu Sayed Jewel):撰写、审稿与编辑、监督、资源协调、项目管理和资金筹集。杰斯敏·阿拉(Jesmin Ara):撰写、审稿与编辑。帕尔塔·萨拉蒂·达斯(Partha Sarathi Das):撰写、审稿与编辑。艾尤努丁·哈克(Md. Ayenuddin Haque):撰写初稿、数据可视化、软件应用、方法论设计、概念构建。