《Phycology》：Extended Ex Situ Culture of Gongolaria barbata from the Romanian Black Sea Coast: Growing Marine Forests for the Future
编辑推荐：
Gongolaria barbata沿罗马尼亚黑海海岸经历了重大衰退，原因是1970年代的历史冬季事件和持续的人为压力，目前被列入罗马尼亚濒危海洋物种名单中为极危物种，这凸显了通过异位培养来支持这一生境形成物种的恢复和长期保存的必要性。本研究评估了不同底质类型
Gongolaria barbata沿罗马尼亚黑海海岸经历了重大衰退，原因是1970年代的历史冬季事件和持续的人为压力，目前被列入罗马尼亚濒危海洋物种名单中为极危物种，这凸显了通过异位培养来支持这一生境形成物种的恢复和长期保存的必要性。本研究评估了不同底质类型（石灰华、页岩和陶瓷）如何影响G. barbata的早期叶状体发育以及附着和生长动态，并建立了一套针对黑海条件的异位培养程序。在受控条件下进行了基于幼苗的培养，盐度维持在17.1 ± 0.5 PSU（实用盐度单位），海水温度维持在19.0 ± 0.8 °C。经过216天的异位培养后，所有底质上的叶状体达到相近大小，平均高度为5至7 cm，最大值范围为12至超过20 cm。所有底质上的叶状体发育均稳步推进，每种底质都支持了相当的生长，这一发现对恢复、水产养殖和大规模培养具有重要意义。所有测试的硬底质均维持了早期发育，其中石灰华产生了略微更健壮的叶状体和更强的固着器，突显了其未来在罗马尼亚黑海海岸恢复行动中的潜力。
**研究背景、问题与意义**
海洋大型藻类森林，主要由褐藻门墨角藻目（Fucales）的冠层形成藻类（以Cystoseira sensu lato复合群为主）构成，在地中海和黑海区域形成了结构复杂的生境，功能上与温带和冷水海洋中的海藻林相似。这些基础生态系统物种支撑着高生物多样性，提供食物、庇护所和关键的生态系统服务。然而，这些重要生态系统已出现严重衰退，多个种群变得破碎或局部灭绝，常被机会性丝状藻类（如Ulva、Cladophora和Ceramium物种）所取代。当前气候变化对Cystoseira s.l.等基础物种构成致命威胁，面临广泛生态崩溃的风险。Gongolaria barbata（近期由Cystoseira barbata重分类而来）是罗马尼亚黑海沿岸水域生态意义最重大的大型藻类之一，但其种群沿罗马尼亚黑海海岸的自然恢复迹象有限，尤其是南部曼加利亚和2 Mai附近。人为压力（如海岸线人工化、污染和浊度升高）主要威胁其长期生存。根据Riquet等（2021）的研究，G. barbata亚种群间受限的连通性表明每个种群代表不同的进化重要单元，给予这一受威胁物种最高的保护优先级。1971–1972年的严冬导致其生物量从1969年超过20,000 g/m2骤降至1972年仅100 g/m2，目前该物种根据IUCN标准被列为极危，并列入罗马尼亚濒危海洋物种名单。1970年代以来人为活动加剧（如大规模水利工程加固海岸线）、富营养化和强风暴阻碍了其自然恢复，现存冠层极为脆弱。由于自然种群稀少且面临丧失风险，实施异位培养方法和恢复策略变得至关重要。地中海国家已逐步采用Cystoseira物种的异位培养和移植技术，但黑海沿岸类似恢复行动极为有限或完全缺失，保护工作主要集中于监测和描述性生态研究，缺乏实验室培养、底质测试或冠层形成褐藻放流的既定程序。本研究旨在通过测试多种硬底质，评估G. barbata在受控实验室条件下的长期培养性能，以评估植物附着和生长动态，为未来涉及这一重要生境形成大型藻类的沿海恢复活动提供底质选择建议，并开发适用于黑海生态条件的异位培养方法，以支持大规模恢复、可持续水产养殖和长期保护。
**主要关键技术方法**
研究人员从罗马尼亚康斯坦察沿海（44.1701 N, 28.6622 E）一处健康G. barbata种群中，于2025年6月手工采集约3 cm长、带有成熟生殖器的顶端枝，收集自20个叶状体，深度0.5–1 m，存储于密封袋中无海水冷藏运输至实验室。培养使用7个12 L玻璃水族箱，设置四种硬底质：页岩、石灰华（大/小瓦片）、陶瓷（大/小平板）和花岗岩，每种底质置于不同水族箱中。种子面积根据几何公式计算。培养过程：顶端枝于4 °C黑暗24小时诱导合子释放，后置于底质上24小时使合子附着；第3天开始加入过滤海水和温和曝气；第6天开始全海水更换并添加Von Stosch’s solution (VSE)（1 mL/L海水）和二氧化锗(GeO?)（1 mL/L海水）抑制硅藻；每3天完全换水并添加VSE和GeO?（前6周）；2个月后改用半强度VSE（0.5 mL/L）。海水参数（pH、盐度、溶解氧、温度）定期监测，所有海水经1 μm和0.5 μm过滤。培养条件：环境温度20 °C，光周期16:8 h，光强约50 μmol photons m?2 s?1。叶状体高度每月测量，计算相对生长率(RGR)，统计分析使用Kruskal-Wallis检验、单因素ANOVA和主成分分析(PCA)。
**研究结果**
**3.1. 海水参数**：通过监测培养周期内海水质量参数（pH 8.1 ± 0.1、盐度17.1 ± 0.5 PSU、溶解氧10.0 ± 0.4 mg/L、温度19.0 ± 0.8 °C），所有参数变异系数低于10%，PCA显示前两个主成分解释92%变异，PC1贡献80.9%（海水温度贡献最高，?0.797），PC2贡献11.2%（盐度最高负荷，?0.852），确认海水条件在整个培养期高度一致，整体相似性达95%。
**3.2. G. barbata生长动力学**：播种后几小时合子即可见，所有底质成功定殖；10天后幼苗肉眼可见。显微镜下观察到四种发育阶段（4根初级假根、8根假根、短顶毛、长顶毛）。Kruskal-Wallis检验显示不同底质（页岩、石灰华、陶瓷）间叶状体高度无显著差异（H(3)=7.579, p=0.056），效应量极小（ε2=0.018, η2=0.011）。216天培养后，大石灰华瓦片上平均高度6.52 ± 4.03 cm，最大17.20 cm；小石灰华瓦片平均5.53 ± 3.76 cm，最大20.40 cm；陶瓷平均5.83 ± 3.22 cm，最大12.00 cm；页岩平均5.17 ± 2.61 cm，最大12.90 cm。陶瓷上90天后观察到明显丛聚行为。广义线性模型(GLM)显示培养天数对叶状体生长有显著正效应（β=0.010–0.015, p<0.001），所有底质上生长持续增加。RGR在初期（0–106天）较高（2.49–2.88% day?1），后期（180–216天）下降至0.26–1.04% day?1；单因素ANOVA显示底质类型间RGR无显著差异（F(3,8)=0.024, p=0.995, η2=0.009）。海水参数在三个培养区间仅轻微变化，与RGR下降不符，表明RGR下降主要受物种发育策略驱动而非环境变异。
**讨论与结论**
讨论部分指出，实施非侵入性恢复方法和再生水产养殖培养协议可提供Cystoseira物种早期生活史和生态需求的关键数据，这些数据只能通过异位培养准确获取。对罗马尼亚黑海海岸而言，建立G. barbata异位培养程序尤为重要，因为此类行动在该区域尚未开展。延长培养周期（216天）使幼体达到足够健壮尺寸，降低被机会性绿藻和红藻快速覆盖的风险，并可能使个体在受控条件下达到生殖阶段，为恢复提供稳定生殖材料。所有测试底质均支持生长，无显著差异，表明底质选择高度灵活，利于恢复；但定性观察显示石灰华上叶状体产生更强固着器和更多分枝，因其表面粗糙度（凹凸、微裂缝）更接近自然岩质底质，推荐用于未来培养。研究存在局限性：花岗岩仅一个重复需进一步验证；所有实验在实验室条件下进行，需现场验证死亡率、捕食和沉积影响。结论部分翻译如下：延长异位培养周期超过200天可获得具有更强固着器的健壮幼体，这有助于提高在风暴暴露的罗马尼亚黑海海岸放流后的存活率；同时，更长培养周期降低被快速生长的机会性绿藻和红藻覆盖的脆弱性；且可能使G. barbata叶状体在受控条件下达到生殖成熟，为未来恢复提供可靠生殖材料。建立能够生产健康、健壮实验室培养个体的系统，是实现罗马尼亚黑海海岸大规模恢复的重要步骤。本研究提供了繁殖G. barbata的实用方法，并展示了其产生大量适合未来放流的健壮幼体的能力。通过此类异位培养方法，罗马尼亚黑海海岸与旨在恢复衰退G. barbata种群的更广泛欧洲倡议保持一致。
