• 2007年开始,人们对人工鱼礁生境中的微生物群落的研究兴趣逐渐增加。
•人工鱼礁建设通过改变栖息地、环境和营养米乐M6 m6米乐物质的分布,影响微生物的群落特征。
人工鱼礁是改善海洋生态环境、促进海洋生物资源可持续利用的有效途径。人工鱼礁投放米乐 登录入口后,各类生物群落将发生一系列动态的过程。而微生物作为受环境影响的最敏感前沿,其群落所发生的复杂和动态变化将对生态系统的健康和稳定性至关重要。本文回顾了人工鱼礁建设对海洋微生物组成及其功能的影响,微生物对人工鱼礁生态系统稳定性的贡献,微生物与宏观生态之间的相互作用机制等方面的研究进展,重点讨论了微生物对人工鱼礁生态系统的主要响应与调节(图1;图2),包括环境微生物群落和鱼礁表面微生物群落丰度、多样性和分布范围的变化,以及对营养盐、碳泵和与更高营养级别的影响,并据此梳理出了迫切需要解决的关键知识空白和微生物群落风险研究不足等问题。


美国、中国和澳大利亚是开展人工鱼礁相关研究最多的国家,研究主要聚焦于生物技术、应用微生物学、多学科科学和渔业领域(图3;图4)。在最近十年,鱼礁建设对微生物群落影响的研究显著增加,这反映了人们对该领域的重视程度逐渐增强。在过去的25年里,已在共8国家的多个区域内开展了相关研究,其中大部分研究集中在中国。尤其最近几年,受人工鱼礁在中国积极实施的影响,有关该领域的微生物生态研究也随之增加。


人工鱼礁建设对微生物群落的研究主要集中在两个方面:一是人工鱼礁对环境微生物群落的影响,二是鱼礁基质表面微生物群落的动态变化。人工鱼礁建设显著影响海水和沉积物中的微生物群落,并且沉积物中的细菌与原生生物的数量普遍高于水体,而变形菌门在不同采样时期始终是绝对优势菌门。在基质层面,人工鱼礁表面的微生物群落经历了明显的动态演替过程。在早期生物膜形成阶段,变形菌门和拟杆菌门通常为绝对优势菌门。微生物群落显示出明显的基质特异性,研究发现,蓝藻门的丰度在某些人工米乐M6 m6米乐结构上更高,而在混凝土鱼礁中,酸微菌纲、黄杆菌纲和α-变形菌纲出现富集现象。
人工鱼礁的投放影响了环境微生物群落的构成,并在提升功能潜力方面发挥了重要作用。研究表明,人工鱼礁促进了海底与表层水体之间的水交换,形成了人工上升流,将海底沉积的营养物质和有机物带入光照充足的水层。这一过程影响了微生物的群落结构(图5)。比如,人工鱼礁建设可以将底栖微藻带到海域中上层,也能促进放线菌在水体的富集。一些研究发现,人工鱼礁会增加微生物群落的多样性。这可能是由于鱼礁建设所引入的有机质和养分等物质增加了微生物群落的生态位多样性。此外,有研究表明,人工鱼礁建设可以促进微生物群落对有机物质的降解和对氮、磷等营养物质的循环利用,从而影响海洋生态系统中不同营养级之间的相互作用。
焦念志等人(2010)提出了微型生物碳泵(MCP)理论,强调海洋微生物通过其代谢作用来生产惰性溶解有机碳(RDOC)。人工鱼礁对投放区域的微生物群落组成具有显著影响,这方面的研究应进一步扩展到人工鱼礁对MCP的影响。在利用MCP在实施增汇措施前,应当通过模拟实验评价可能带来的微生物生态风险,从实验技术层面上需要保证采样数量的均匀性,以及样本收集和测序方法的一致性,同时还要在分析之前对数据进行抽评,保证测序深度的一致性,从而得出更加准确的结论。

本文可为海洋环境-微生物群落-宏观生物群落之间的复杂关系提供一个框架(图6),以推动海洋牧场生态系统中微生物群落这一短板的研究,有利于加强对海洋牧场生态系统的全面系统理解,促进海洋牧场事业的健康发展。


王璐,博士研究生在读。主要研究方向为海洋牧场生态学。以第一作者发表SCI论文四篇。

姜昭阳,教授,博士生导师,山东大学海洋学院副院长。研究方向为海洋牧场工程与生态学,海洋牧场与海上风电等多产业融合发展。主持国家自然科学基金面上项目2项,国家重点研发计划重点专项子任务2项,山东省中央引导地方科技发展资金项目1项,山东省重点研发计划项目1项,发表SCI/EI收录论文30余篇,获得国家发明专利授权10余项。
