Benthic Microalgal Community Structure, Primary Productivity, and Fiddler Crab (Leptuca pugilator) Grazing in an Estuarine Salt Panne  

河口鹽沼洼地中底棲微藻群落結構、初級生產力及招潮蟹（Leptuca pugilator）攝食研究  

來源：Estuaries and Coasts,  (2023)

《河口與海岸》，2023年 

 

摘要內容

 

本研究首次量化了美國南卡羅來納州北灣河口（North Inlet Estuary）鹽沼洼地（supratidal salt panne）中底棲微藻（BMA）的生物量、群落組成、凈初級生產力（NPP）及招潮蟹（Leptuca pugilator）的攝食影響。關鍵發現包括：  

BMA動態：BMA生物量（葉綠素a）在6-7月達峰值（16 μg chl a g?1沉積物），群落以底棲硅藻為主（>80%），藍藻次之（圖2, 圖3）。  

 

 

生產力：NPP在7月達中值0.51 mmol O? m?2 h?1（相當于6.12 mg C m?2 h?1），但顯著低于河口其他生境（圖5, 圖6）。  

 

 

 

招潮蟹攝食：招潮蟹攝食球（feeding balls）與未攝食沉積物的葉綠素a濃度無顯著差異（圖7），表明其不直接消耗BMA。  

 

生態意義：鹽沼洼地對河口總初級生產力的貢獻較小（年NPP估算約22 g C m?2），但為招潮蟹提供關鍵棲息地。  

 

研究目的

量化鹽沼洼地BMA生物量、群落組成和NPP的時空變化。  

 

評估招潮蟹攝食對BMA生物量的直接影響。  

 

比較鹽沼洼地與其他河口生境（如潮間帶沙泥灘、 Spartina植被區）的BMA生產力差異。  

 

研究思路

采樣設計：  

 

2022年5-9月，在典型鹽沼洼地（33.3234°N, 79.2083°W）采集沉積物核心樣本（圖1）。  

 

 

測量BMA生物量（HPLC分析光合色素）、群落組成（ChemTax軟件解析）、NPP（溶解氧微剖面法）。  

 

對比招潮蟹攝食球與鄰近未攝食沉積物的葉綠素a濃度。  

方法：  

 

BMA生物量與群落：表層0.5 mm沉積物經冷凍干燥后，用HPLC分析光合色素，ChemTax計算藻類群占比（圖2, 圖3）。  

 

NPP測量：Unisense氧微電極（25 μm尖端）原位獲取沉積物孔隙水溶解氧剖面，通過穩態模型計算凈O?生產力（圖4）。  

 

 

招潮蟹攝食實驗：收集攝食球和未擾動沉積物，標準化葉綠素a濃度后比較（圖7）。  

 

測量的數據及研究意義

BMA生物量與群落組成（圖2, 圖3）  

 

數據：葉綠素a峰值16 μg g?1（7月）；硅藻占比>80%，藍藻夏季增加，綠藻僅5月可檢測。  

 

意義：揭示鹽沼洼地BMA以耐干露硅藻為主，高鹽高溫環境促進藍藻生長，群落結構異于潮間帶生境。  

凈初級生產力（NPP）（圖5）  

 

數據：NPP中值從5月0.13升至7月0.51 mmol O? m?2 h?1；與沉積物葉綠素a弱相關（r=0.55）。  

 

意義：鹽沼洼地NPP僅為潮間帶沙泥灘的1/8（圖6），表明淹水頻率是限制生產力的關鍵因素。  

招潮蟹攝食影響（圖7）  

 

數據：攝食球與未攝食沉積物的葉綠素a無差異（p=0.15），但不同月份生物量差異顯著（p<0.001）。  

 

意義：招潮蟹可能攝食碎屑或微生物而非BMA，推翻其作為主要BMA消費者的假設。  

 

結論

低生產力貢獻：鹽沼洼地BMA年NPP估算僅22 g C m?2，是河口生態系統的次要初級生產者（圖6）。  

 

招潮蟹攝食策略：攝食行為未顯著降低BMA生物量，支持其以碎屑/微生物為主食的假說（圖7）。  

 

生境特殊性：高頻干露、高鹽度及沙質沉積物塑造獨特BMA群落（硅藻-藍藻主導），與潮間帶生境功能迥異。  

 

氣候響應：海平面上升可能進一步減少鹽沼洼地面積，威脅招潮蟹棲息地及關聯生態過程。  

 

丹麥Unisense電極數據的詳細研究意義

 

Unisense氧微電極系統（型號OX-MR）通過毫米級分辨率溶解氧剖面量化BMA生產力，其研究意義包括：  

高精度生產力量化：  

 

電極以100 μm間隔自動剖面掃描（圖4），結合穩態模型（Berg et al. 1998算法）計算深度積分NPP（mmol O? m?2 h?1）。  

 

意義：直接反映光照層（0-2 mm）的凈光合作用，避免離體培養誤差，揭示鹽沼洼地BMA光合層淺薄（<5 mm）的特征。  

原位非破壞性監測：  

 

在近似自然條件（32°C, 1100 μmol photons m?2 s?1光照）下測量，保持沉積物結構完整。  

 

意義：捕捉真實環境中的BMA光合活性，證實鹽沼洼地BMA無垂直遷移行為（區別于潮間帶種類）。  

機制解析：  

 

數據顯示NPP與葉綠素a濃度弱相關（r=0.55），表明環境脅迫（高頻干露、高鹽）而非生物量是限制生產力的主因。  

 

意義：為鹽沼洼地低生產力提供生理學證據，支持"淹水頻率驅動生境差異"的結論（對比圖6潮間帶數據）。