污染导致夏威夷的本地藻类岌岌可危！

2023年6月17日，一篇名为《环境变化的多重驱动因素对近岸地下水依赖生态系统中本地和入侵大型藻类的影响》的文章发表于《水资源研究》（Water Resource Research）。该研究将实验室和现场数据与陆海建模相结合，从而评估环境变化下本地和入侵大型藻类的生长情况。通过评估，该研究发现气候变化、城市发展和原生森林的丧失改变了海底地下水排放（Submarine groundwater discharge）。最终，在这些变化下，本地大型藻类的对环境的适宜性降低，而入侵大型藻类的对环境的适宜性增加。

海底地下水排放是是指通过陆架边缘由海底进入海水中的所有水流,是海岸带地下水-海水相互作用中重要的水文过程,也是全球水循环的重要组成部分。这种水文过程主要是从来自陆地的淡水和咸水通过地下水通道流入海洋，在参与水循环的同时携带大量物质入海。当前，海底地下水排放中最大的环境问题是人为造成的污染。沿海地区的各种人类活动，包括使用化肥、工业生产和废水排放都向地下水排放了许多营养物质（和其他污染物）。这些增加的养分从通过地下水注入海洋，导致许多沿海水域富营养化。人为污染的问题在当今得到了普遍的关注。然而，沿海富营养化到底会引起什么作用？针对这个问题，人们尚未得到很好的理解。本文将着眼于海洋藻类群体，从而帮助我们深化海底地下水排放活动的理解。

海底地下水排放示意图 图源：http://www.adearth.ac.cn/CN/10.11867/j.issn.1001-8166.2021.115

该文的调查地点选在在夏威夷地区。当地的本地藻类物种石莼（Ulva lactuca，在夏威夷语中被称为limu）栖息在当地的海洋生态系统中。石莼作为传统食物来源，在当地具有很高的经济价值和文化价值，并且也通常被本地鱼类食用。然而，入侵藻类物种海洋红藻（Hypnea musciformis）则对当地生态很不友好，其极高的繁衍速度很容易抢占其他沿海物种的生存空间。据悉，海洋红藻的大量繁殖导致毛伊岛每年花费2000万美元去清理。

被冲上夏威夷滩头的海洋红藻 图源：https://www.staradvertiser.com/

通过构建复杂的计算模型，该文章评估了盐度，营养物质对石莼和海洋红藻的生长和分布的综合影响。研究结果表明，三种活动，即气候变化、城市发展和原始森林减少都会对两种藻类的生长产生影响。

在气候持续变化的背景下，该地区地下水补给量将减少37%。因此，较小的水力梯度最终将导致海底地下水排放数量的损失。含盐海水可能会倒灌进入地下含水层，这会使地下水的平均盐度增加。在城市化持续的背景下，人们将从高含水层地区抽取更多地下水。与气候变化的一样，这也将导致海水倒灌，地下水盐度增加。此外，城市的废水排放将导致沿海岸线预测的氮浓度显着增加，从而导致沿海水体更加富营养化。在原始森林持续减少的背景下，由于高用水森林物种的入侵而增加蒸散率，地下水补给减少的情况会更加严重，这将进一步导致附近水体盐度增加。

文章最后发现，上述三种情况最终都会指向水体含盐量提升，营养化程度上升的结局。这样的变化无一例外地对外来入侵物种海洋红藻有利，而对本地物种石莼不利。毫无疑问，研究结果指向一个严峻的现实，即人类活动对地下水的影响将会产生连锁反应，威胁区域内的其他物种，并最终可能威胁整个生态。我们需要采取更多行动了解地下水与海水的关系，并应对人类污染对其造成的不利影响。

参考文献：

1. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023WR034593

2. https://www.usgs.gov/centers/pcmsc/science/submarine-groundwater-discharge

3. https://eorhawaii.org/education/marine-invasive-species/hookweed/

编译：林楷东

审核：Sara

编辑：Tommy