基于现场实验的海底采矿扰动对微生物与浮游植物群落动态及系统稳定性的影响OA

海底采矿扰动对海洋生物地球化学过程与系统稳定性的影响尚缺系统量化,尤其在南海这一受陆源输入显著的边缘海更为关键。为此,我们在南海珠江口外海设置站位,开展采矿扰动模拟实验,综合获取水体理化与金属参数、营养盐、溶解氧(DO)与pH、总有机碳(TOC),并结合浮游植物显微鉴定与16S rRNA高通量测序,解析细菌—古菌与浮游植物群落对采矿模拟扰动的响应。结果显示:采矿扰动后水柱垂向分层加剧,TP和TN均呈“表层峰值—中层低谷—底层回升”格局,DSi随深度单调上升,DIN整体低于扰动前,pH上升而DO随深度递减;金属方面,Ni与DIP协同变化、Cu在多层升高,指示沉积物—水界面交换增强。浮游植物共检出3门23属32种,硅藻占比78%,扰动后底层细胞丰度达5970 cells·L^(–1),其中柔弱伪菱形藻(Pseudo-nitzschia delicatissima)贡献3500 cells·L^(–1)。细菌—古菌方面,水体α多样性上升并沿深度形成连续梯度,群落由扰动前α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和玫瑰杆菌目(Rhodobacterales)主导的溶解有机质(DOM)循环,转向扰动后γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)与放线菌门(Actinobacteria)占优的颗粒有机质(POM)降解模式;沉积物中奇古菌门(Thaumarchaeota)占绝对优势。功能预测显示,扰动后水体硝化相关功能随深度增强,沉积物中好氧亚硝酸盐氧化(aerobic_nitrite_oxidation)增强,异养代谢下降。综合来看,海底采矿扰动通过重塑底物与化学梯度,推动能量通量由DOM驱动转向以POM与氧化带为核心的通路,并在短期内提升水柱多样性。这些发现从细菌—古菌与浮游植物群落双重视角为深海采矿生态风险评估与管控提供了量化依据。