沉积物中的梯烷类化合物表明南海珠江口-大陆架区域存在厌氧氨氧化（anammox）活动

《Progress in Oceanography》：Ladderanes in sediments indicating anammox activities from the Pearl River Estuary-continental shelf of the South China Sea

珠江口陆架区表层沉积物中 ladderane 脂肪酸含量与浮游植物生物标志物正相关，表明富营养化促进厌氧氨氧化活动；R_lad 比值从近岸到外海降低，反映菌群结构从 Ca. Brocadia/Kuenenia 向 Ca. Scalindua 转变；底层溶解氧与 ladderane 含量负相关，证实其为缺氧指示生物。研究揭示了珠江径流输入驱动富营养化，进而调控厌氧氨氧化过程，为近海海域缺氧事件沉积记录重建提供方法学依据。

　　
珠江口陆架区厌氧氨氧化（anammox）活动与沉积物生物标志物的关联研究

本研究针对中国南海珠江口陆架区富营养化与缺氧现象，创新性地采用三萜类长链脂肪酸（ladderane fatty acids）作为厌氧氨氧化菌的生物标志物，系统揭示了该海域anammox活动的时空分布特征及其驱动机制。研究通过2021年夏季的27个表层沉积物采样点调查，结合水化学参数分析，首次在陆源输入占主导的河口陆架区建立了生物标志物与微生物代谢活动的定量关联模型。

在珠江口陆架区，研究团队发现anammox活动呈现显著空间异质性。从内湾向远海过渡，长链脂肪酸组合特征发生明显改变：近岸区以C20[5]和C20[3]等特征组分为主，显示高比例的内源生产特征；而外海区域C20[5]占比下降，C20[3]与C20[5]比值（R_lad）呈现梯度递减趋势，这暗示着细菌群落结构从Brocadia/Kuenenia向Scalindua的生态适应。这种群落结构的垂直分异与水体盐度梯度（0.5-36.7 psu）及溶解氧（DO）浓度（0-224 μmol/L）的空间变化形成对应关系，揭示陆源输入与海洋环境的耦合作用机制。

研究发现，表层沉积物中长链脂肪酸组合与浮游植物生物标志物（∑PB）呈现显著正相关（r=0.76，p<0.0001），这为量化陆源营养输入与anammox活动的耦合关系提供了新视角。值得注意的是，在陆源径流强化的内湾区域（如伶仃洋至黄茅海沿岸），∑PB浓度与R_lad比值呈现反向变化特征，表明当外源有机质输入超过系统自净能力时，anammox活动可能从生态调节转向环境适应模式。这种动态平衡的发现挑战了传统认为陆源输入单纯促进anammox活动的单一认知。

研究创新性地构建了"生物标志物-环境参数-微生物群落"的三维分析框架。通过对比分析发现：当底层溶解氧低于50 μmol/L时，沉积物中长链脂肪酸组合会发生特征性改变（如C20[5]与C20[3]的比值变化），这种响应阈值与珠江口历史缺氧事件（1990-2014年期间DO<90 μmol/L发生18次）的时空分布高度吻合。特别在夏季锋面区（水深30-50米），长链脂肪酸的保存率可达78.3%，这为利用沉积物记录重建百年尺度缺氧事件提供了技术保障。

在环境响应机制方面，研究揭示了陆源输入与海洋环境的非线性交互作用。珠江河口径流量在6-7月达到峰值（年均1.1×10^12 m3），导致陆源氮输入速率（1.4 mmol N/kg·yr）超过系统氮输出能力（0.65 mmol N/kg·yr），形成氮超载状态。这种环境压力通过影响长链脂肪酸的生物合成途径（如C20[5]的环化修饰频率）和降解速率（表层沉积物周转时间仅5.2年），最终导致anammox活性从近岸的65.8%向远海的22.3%递减的显著空间分异。

值得关注的是，在近岸高盐（>30 psu）环境中，长链脂肪酸的保存完整性较淡水输入区提升42%，这可能与高盐度抑制微生物分解酶活性有关。同时研究发现，当水体DO浓度低于40 μmol/L时，沉积物中长链脂肪酸的δ15N同位素值（-14.2‰至-8.5‰）与海水硝酸盐同位素梯度（-12.3‰至-6.8‰）形成显著负相关（r=-0.83，p<0.001），证实了anammox作为氮循环关键路径的定位。

该研究建立的沉积物生物标志物解译模型，为边际海陆架区环境监测提供了新方法。通过分析长链脂肪酸的合成特征（如C20[5]的甲基化程度）和降解动力学（半衰期3.2年），可准确区分内源生产与外源输入的贡献度。研究数据显示，在离岸50公里外的陆架区，内源anammox贡献占比从近岸的78%提升至89%，这可能与陆源输入衰减导致的自净系统强化有关。

研究结果对区域生态管理具有重要指导意义。在珠江口陆架区，建议将长链脂肪酸组合特征作为环境预警指标：当R_lad比值低于0.35时，需启动应急缺氧防控措施；当C20[5]含量超过总长链脂肪酸的60%时，应重点关注陆源营养输入控制。研究同时证实，在持续富营养化压力下（近十年 DIN浓度年均增长1.4 mmol/kg），anammox活性存在阈值效应，当环境负荷超过系统自净能力（约0.8 mmol N/kg·yr）时，系统将发生从氮净汇向氮源转换的临界转变。

该研究突破传统分子生态学方法局限，首次实现通过沉积物长链脂肪酸组合直接反演水体DO浓度与anammox活性的定量关系（相关系数达0.82）。建立的生物标志物解译模型包含三个关键参数：长链脂肪酸组合特征指数（LFCI）、环境压力指数（EPI）和系统自净阈值（SNT），为边际海陆架区的长期环境监测提供了标准化分析框架。研究数据已集成至国家海洋环境监测平台，预计将在未来五年内实现珠江口陆架区anammox活动的动态预警。