淡水贻贝的生物过滤能力:干旱气候下对水质的重要意义

【字体: 时间:2025年03月06日 来源:Hydrobiologia 2.2

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  为探究濒危淡水贻贝 Westralunio carteri 生物过滤能力,研究人员经实验发现其清除率随温度上升,对维持水质有重要意义。

  在地球的生态系统中,淡水生态系统虽面积不大,却蕴含着丰富的生物多样性,为众多动植物提供了栖息之所。然而,它也是全球受破坏和退化最严重的生态系统之一。淡水贻贝(Freshwater mussels)作为淡水生态系统中的关键物种,犹如生态系统的 “清道夫”,通过生物过滤(Biofiltration)作用,去除水中的藻类、细菌和悬浮固体,维持着水体的清澈,对整个生态系统的稳定至关重要。
但目前大部分关于淡水贻贝生物过滤能力的研究,主要集中在北半球常年性河流中的 Unionidae 科贻贝。而在南半球干旱和半干旱地区的间歇性河流中,广泛分布着 Hyriidae 科贻贝,它们的生物过滤能力却鲜为人知。在澳大利亚西南部,这一全球生物多样性热点地区,气候正变得越来越温暖干燥,河流间歇性显著增加,淡水生物多样性面临着严重威胁。该地区特有的淡水贻贝 Westralunio carteri,其生态作用此前也从未被研究过。为了填补这些知识空白,来自 Murdoch University 的 Jake R. Daviot、Alan J. Lymbery 和 Stephen J. Beatty 等研究人员开展了相关研究,研究成果发表在《Hydrobiologia》杂志上。

研究人员采用了清除率(Clearance rate)这一指标来衡量生物过滤能力,即单位时间内清除颗粒的水体体积。在实验设计上,研究分为实验室实验和野外实验两部分。实验室实验中,研究人员从澳大利亚西南部的 Harris River 采集了 90 只 Westralunio carteri,将它们带回实验室后,在 15℃、20℃和 25℃三种温度条件下进行培养,这三种温度分别对应当地冬季、春秋季和夏季的平均河水温度。实验中,贻贝被喂食实验室培养的小球藻(Chlorella vulgaris),通过测量藻类浓度的变化来计算清除率。野外实验则在夏季进行,实验地点为采集贻贝的同一河流。研究人员设置了多个实验装置,每个装置中放入不同数量的贻贝,用未经过滤的河水进行实验,通过测量河水中叶绿素 α 的含量来确定藻类浓度,进而计算清除率。

研究结果表明,在实验室实验中,Westralunio carteri 的平均清除率为 177.5(95% CI 125.4–229.7)mL/g 干组织 / 小时(mL/g dry tissue/hour),当换算为个体清除率时,为 166.0(95% CI 123.0–209.1)mL/ind./ 小时。温度对 Westralunio carteri 的质量特异性清除率(mass-specific clearance rate)有显著影响,随着温度升高,清除率增加,在 25℃时达到最大值。此外,较小的贻贝具有更高的质量特异性清除率,而性别对清除率没有显著影响。在野外实验中,Westralunio carteri 的平均清除率为 210.9(95% CI 171.6–250.2)mL/g DTM / 小时,个体平均清除率为 299.9(95% CI 244.4–355.4)mL/ind./ 小时。在 25℃时,野外和实验室的质量特异性清除率没有显著差异。

综合研究结果与讨论,Westralunio carteri 的清除率在 15 - 25℃范围内随温度升高而增加,且较小的贻贝质量特异性清除率更高。与其他澳大利亚 Hyriidae 科贻贝相比,Westralunio carteri 的清除率较高,但与已有的研究结果进行直接比较存在一定困难,因为不同研究的实验条件和数据报告方式存在差异。在当前气候变化的背景下,澳大利亚西南部河流的无流期预计将进一步延长,淡水生物在避难池(refuge pools)中的生存时间也会相应增加。Westralunio carteri 的生物过滤作用对于维持这些避难池的水质至关重要,它能够减少浮游植物的负载,增加水体透明度,防止生物需氧量过高,以及减少富营养化系统中典型的昼夜氧气大幅波动。然而,淡水贻贝是全球最受威胁的动物群体之一,Westralunio carteri 的地理分布和数量在过去几十年中急剧下降,其实际濒危程度可能比目前的保护状况所显示的更为严重。由于它是澳大利亚西南部许多主要河流系统中唯一的贻贝物种,一旦其数量大幅减少,将导致生物过滤这一重要生态系统功能的丧失。因此,深入了解这些濒危贻贝的重要性,对于提高公众和政府对淡水贻贝保护的意识,以及促进淡水生态系统的保护和管理具有重要意义。
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