非潮汐泻湖的夏季营养不良临界：地中海泻湖的案例研究

 

原标题：非潮汐泻湖的夏季营养不良临界：地中海泻湖的案例研究

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文章导读

泻湖 (Lagoons) 是指被沙坝或珊瑚分割而与海水相分离的局部海水水域。在所有的地中海泻湖中，除了北亚得里亚海的泻湖，其余泻湖均不会发生海水周期性的涨落现象，这称为非潮汐泻湖 (Non-Tidal Lagoons)。

由于旅游业和沿海地带人类活动强度的增加，泻湖生态系统中氮 (N) 和磷 (P) 等营养元素的生物利用度不断增加，使得湖水过度富营养化，从而促进了水生生物特别是藻类的大量繁殖。藻类死亡后一方面会被需氧微生物分解，从而不断消耗水中的溶解氧；另一方面其也会被厌氧微生物分解，不断产生硫化氢 (H2S) 等气体。因此，水体的生态平衡会遭到破坏，从而造成鱼类和其他水生生物的大量死亡。整个过程中，泻湖环境会从富营养化状态转变为营养缺乏状态，即称为营养不良症 (Dystrophy)。

此外，非潮汐泻湖由于其低水交换，富营养化会导致水下植被发育的更快，且有机物质 (Organic Matter, OM) 富集会引起植物林分的变化，从而使泻湖植被物种丰度产生周期性的波动 (图 1)。基于此，来此意大利的 Mauro Lenzi 博士及其合作者在 Diversity 期刊发表了文章，通过对非潮汐泻湖营养不良现象的各个阶段进行研究，旨在更好地揭示这些现象的发生与演变的规律。

图 1. 植被循环示意图。随着沉积物有机物质 (OM) 的增加 (箭头从左至右)，沉积物中释放的营养物及其向铵优势的方向漂移，以及泻湖植被物种优势度/丰度的循环/波动，这是 OM 积累和消散 (营养不良) 的结果 (图下部的黑色部分表示 OM)。

研究内容

本研究的区域位于意大利国家自然保护区的布拉诺泻湖 (图 2)。作者分别于 2021 年 5 月 10 日、7 月 15 日、8 月 7 日和 21 日、9 月 15 日和 11 月 18 日沿盆地长度排列样带的六个站点进行了物理化学测量 (图 2)。此外，作者于 2021 年 5 月 10 日、8 月 7 日和 11 月 18 日，分别在沿中央样带的六个取样站中进行了溶解营养物的测定以及水取样，同时还于 2021 年 8 月 21 日沿西内收肌沟采集了水样 (图 2)。除此之外，作者于 2021 年 5 月 10 日、8 月 7 日和 11 月 18 日，分别沿着沿盆地长度排列的样带收集了 9 个沉积物样品 (图 2)，并对海草和大型藻类物种组成以及大型藻类的生物量进行了估算。

图 2. 布拉诺泻湖以及采样位置示意图。

通过 2021 年 5 月至 11 月期间在布拉诺泻湖测定的物理化学变量的平均值 (表 1)，研究结果表明：由于 8 月下半月的营养不良对中东部地区的影响大于西部地区，且在 11 月的恢复情况优于西部地区，因此可以认为，中东部地区消耗了导致营养不良的有机物质，而使这些地区的环境条件比西部地区却更容易恢复。

表 1. 2021 年 5 月至 11 月期间在布拉诺泻湖测量的物理化学变量的平均值 (±SD)，在沿盆地长度的中心样带布置了六个测量站点。其中，溶解氧 (Dissolved oxygen, DO)，温度 (T)、pH 值、氧化还原电位 (Redox Potential, EhNHE)、盐度 (s) 和比浊法浊度单位 (Nephelometric Turbidity Units, NTU) 如下表所示。

表 2 显示了 2021 年 5 月 10 日、8 月 7 日和 11 月 18 日收集的样品中溶解营养值的平均值。本研究中，尽管作者发现营养物质在春季阶段的变化，但这并不预示着临界状态，而临界开始的特征是铵离子的迅速增加，其次是亚氮离子和正磷酸盐离子。此外，铵离子的增加可能预示着演变为营养不良。

表 2. 营养变量的平均值。氨氮 (Ammonia Nitrogen, N-NH4)；亚硝酸盐氮 (Nitrous Nitrogen, N-NO2)；硝态氮 (Nitrate Nitrogen, N-NO3)；溶解无机氮 (Dissolved Inorganic Nitrogen, DIN)；溶解有机氮 (Dissolved Organic Nitrogen, DON)；总溶解氮 (Total Dissolved Nitrogen, TDN)；溶解性磷酸盐 (Soluble Reactive Phosphorus, SRP)；溶解有机磷 (Dissolved Organic Phosphorus, DOP)；总溶解磷 (Total Dissolved Phosphorus, TDP) 如下表所示。

2021 年 5 月 10 日、8 月 7 日和 11 月 18 日收集的沉积物中存在的 OM、不稳定有机质 (Labile Organic Matter, LOM) 和难降解有机质 (Refractory Organic Matter, ROM) 的百分比值如表 3 所示。5 月至 11 月期间沉积物的 OM 增加首先是由于大型藻类腐烂，之后导致营养不良危机提前从而引起海草叶腐烂。

表 3. 沉积物百分比。

表 4 和表 5 分别列出了 2021 年 5 月、8 月和 11 月的存在的水下植被物种以及大型藻类的现存量。尽管物种的数量很少，但叶绿藻占据主导的地位。

表 4. 大型藻类的现存量 (Standing crops, SC)。

表 5. 水下植被物种名录。

研究总结

非潮汐泻湖由于其水交换、形态、结构和浅水差，往往更容易出现富营养化和夏季危急。此外，这也会对生物群系、生物多样性、渔业和旅游业造成一系列的不良影响。多年来，人类沿海活动使这种情况变得更加恶化，并增加了危机发生的频率。营养不良过程是严重富营养化导致生态系统退化的结果。本研究表明，布拉诺泻湖的营养不良是主要是由有机质积累、温度上升以及有利于这种现象的天气条件所驱动的。因此，作者认为需要对盆地进行大面积的频繁和及时监测，同时记录物理化学变量的值并与天气预报机构提供的相关数据进行持续比较和分析，从而更好的阻止营养不良事件的发生。

文章链接：https://www.mdpi.com/1424-2818/14/9/771

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