《Environmental Pollution》:A NOVEL EXPERIMENTAL APPROACH TO ASSESS THE EFFECT OF CONTAMINATION EVENTS ON THE SPATIAL DISTRIBUTION OF ORGANISMS IN LOTIC-ESTUARINE LANDSCAPES
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景观生态学视角下评估污染对淡水虾栖息地选择的影响,采用异质性多栖息地检测系统(HeMHAS)模拟河流-河口景观。研究发现虾在污染区回避,随水流向河口迁移,静水条件下偏好清洁区,验证了HeMHAS的有效性。
大卫·萨尔瓦蒂埃拉(David Salvatierra)|玛丽亚·皮拉尔·冈萨雷斯(María Pilar González)|西尔维娅·埃切韦里亚-萨恩斯(Silvia Echeverría-Sáenz)|胡利安·布拉斯科(Julián Blasco)|克里斯蒂亚诺·V.M. 阿劳霍(Cristiano V.M. Araújo)
安达卢西亚海洋科学研究所(CSIC),生态与海岸管理系,里奥圣佩德罗大学校区(Campus Universitario Río San Pedro),西班牙普埃托雷亚尔(Puerto Real),邮编11510
摘要:
河流景观概念涵盖了结构连通性和功能相互作用,其中上游过程对下游环境有显著影响。因此,需要从景观角度来评估污染的影响,因为污染可能会扩散到远离释放源的区域,甚至影响到河口。我们假设污染可能会影响淡水生物的栖息地选择,尤其是在模拟的河流-河口(流动型)景观中。河口区域作为压力因素,限制了生物的栖息地选择,而非受污染的上游区域则可能成为避难所,减轻甚至防止污染的影响。本研究旨在提供一种新方法,用于评估水生生物在模拟河流-河口景观中暴露于污染事件时的栖息地选择行为,该方法将上游区域和避难所视为吸引生物的栖息地,而河口区域则被视为限制栖息地使用的因素。实验中使用了淡水虾Atyaephyra desmarestii作为模型生物,铜(copper)作为污染物,并采用异质多栖息地分析系统(Heterogeneous Multi-Habitat Assay System, HeMHAS)来模拟具有多重连通性的河流-河口景观。结果表明,受污染的环境会促使虾类避开污染区域,并随水流向河口区域移动;而在无水流的静态实验中,虾类则避开了河口和污染区域,更倾向于选择清洁的避难区域。这项研究强调了生物在连通生态系统中的栖息地选择行为的可塑性,污染和盐度压力共同可能对淡水物种的分布产生严重影响。此外,HeMHAS能够成功地将水流因素整合到模拟的异质景观中,从而更深入地理解水生河流生态系统的污染效应。
部分内容摘录
引言
传统上,景观概念主要用于陆地生态系统(Bastian, 2001),其中水生环境被视为通过跨生态系统物质和能量流动与陆地景观相连的子单元(Wiens, 2002)。而流动水域的景观生态学(河流景观概念)则包括了河流景观的结构连通性和功能相互作用(Ward, 1998; Lookingbill等人, 2022; Lee等)
实验生物及培养条件
Atyaephyra desmarestii淡水虾(成年个体,体长2 ± 0.5厘米)采集自西班牙扎阿拉德拉谢拉(Zahara de la Sierra)的瓜达莱特河(Guadalete River)流域,靠近河流源头(坐标36°47'54.6"N, 5°19'54.1"W)。采集后,这些虾被安置在安达卢西亚海洋科学研究所(ICMAN-CSIC, 普埃托雷亚尔, 西班牙),饲养在每日更新25%的脱氯自来水中(第4天时更新率达到100%),饲养环境为40升的水族箱,水温维持在20 ± 1°C,并持续通氧。实验期间还提供了有机碎屑结果
在对照实验中(所有容器均充满淡水),无论水流状况如何,生物随机分布在四个区域中。然而,生物倾向于占据河流主干道外的区域(见补充材料中的图S3)。无论在水流存在还是静止的情况下,大部分(约40%)虾类都移动到了最下游的区域。
在添加了压力因素(铜)的实验中
讨论
本研究提出了一种新方法,用于评估具有不同连通性栖息地的河流-河口景观中的污染如何影响淡水生物的栖息地选择。初步实验结果表明,在无水流和有水流的对照实验中,
Atyaephyra desmarestii虾类在各个区域中随机分布,没有表现出对特定区域的偏好。相反,在添加了压力因素的实验中
结论
本次概念验证成功证明了HeMHAS系统适用于模拟河流-河口景观中的污染事件,从而评估其对生物空间分布的影响。这种新的实验方法能够研究
Atyaephyra desmarestii淡水虾在模拟的异质河流-河口景观中的栖息地选择行为,其中污染被视为栖息地质量的破坏因素,而河口则限制了栖息地的使用。该研究展示了
作者贡献声明
大卫·萨尔瓦蒂埃拉(David Salvatierra):负责撰写初稿、方法设计、数据收集及数据分析、概念构建。玛丽亚·皮拉尔·冈萨雷斯(María Pilar González):负责撰写、审稿与编辑、数据收集。西尔维娅·埃切韦里亚-萨恩斯(Silvia Echeverría-Sáenz):负责撰写、审稿与编辑、数据收集。胡利安·布拉斯科(Julián Blasco):负责撰写、审稿与编辑、资源协调、项目管理和方法设计。克里斯蒂亚诺·V.M. 阿劳霍(Cristiano V.M. Araújo):负责撰写、审稿与编辑、监督工作、资源协调、项目管理和方法设计利益冲突声明
? 作者声明以下可能构成潜在利益冲突的财务利益或个人关系:大卫·萨尔瓦蒂埃拉获得了西班牙科学研究委员会的财务支持、设备、实验药品及写作指导。克里斯蒂亚诺·V.M. 阿劳霍拥有专利#P201731426。
致谢
本研究部分由西班牙科学与创新部(MCIN/AEI/ 10.13039/501100011033)通过BrEStress项目(PID2019-105868RA-100)资助,以及由西班牙科学与创新部及教育部(MCIN/AEI/10.13039/501100011033/FEDER, UE)通过BeingHavior项目(PID2022-137402OB-I00)资助。本研究还在ConBio+项目(LINCG23005)的框架下进行,该项目由西班牙国家研究委员会(CSIC)通过LINCGLOBAL计划提供资金支持