《Estuarine, Coastal and Shelf Science》：Bacterial presence and nutrient dynamics in mangrove crab mounds: links to blue carbon revealed by molecular approaches
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紅樹林蟹穴微生物群落與養分循環對藍碳動態的影響研究（摘要分隔符：
作者：Delianis Pringgenies, Wilis Ari Setyati, Dafit Ariyanto
印度尼西亞中爪哇省三寶壟市迪波內戈羅大學漁業與海洋科學學院海洋科學系，郵編50275
摘要
紅樹林生態系統是復雜的沿海系統，其中植被、底棲動物和微生物之間的相互作用在維持生態平衡中起著關鍵作用。挖掘洞穴的螃蟹堆不僅具有物理結構作用，還為根際細菌提供了微生境。本研究旨在結合基于沉積物的分子分析與泥蟹堆中的營養物質測量，以評估它們與藍碳動態之間的關系。研究在三個紅樹林站點進行，方法包括細菌分離、形態學觀察、16S rRNA分子鑒定以及沉積物中氮、磷和碳氮比（C/N ratio）的分析。同時測量了溫度、鹽度、pH值和總溶解固體（TDS）等環境參數。通過主成分分析和皮爾遜相關性（Pearson correlation）統計方法揭示了泥蟹堆特征與潛在細菌存在之間的相關性。結果發現不同站點之間存在差異：站點1的螃蟹數量最多，氮和磷含量相對較高；站點2的洞穴尺寸較大，碳氮比最高，并存在Bacillus cereus和Vibrio fluvialis，這些細菌表現出陽性抑制區；站點3的螃蟹數量最少，洞穴較小，營養物質和總溶解固體水平較低，反映了較差的環境條件。細菌存在與DA、DB、DH、DA、DBH、樹木數量（l）、有機碳含量（l）和碳儲量（u, l）之間存在顯著相關性（p < 0.05），表明它們之間的關聯強度。總之，挖掘洞穴的螃蟹堆作為潛在的微生物棲息地，調節了營養物質的分布，從而支持了紅樹林生態系統的可持續性。本研究揭示了細菌在調節主要生物地球化學循環（如氮、磷和碳的儲存）方面的新生態功能。
引言
紅樹林生態系統是具有重要生態功能的復雜沿海系統。它們不僅作為天然的海岸保護屏障，還為各種陸地和水生生物提供棲息地（Ariyanto等人，2024年），同時也是碳儲存庫（Trettin等人，2021年；Ariyanto和Pringgenies，2024年），其化學成分包含碳水化合物和單寧等成分（Ariyanto等人，2019年）。其中，棲息在紅樹林生態系統中的螃蟹對生態過程有顯著貢獻，尤其是它們的洞穴挖掘和沉積物堆的形成，極大地影響了紅樹林土壤的物理、化學和生物特性。洞穴為螃蟹提供了庇護所、休息場所、蛻皮場所和繁殖空間（Mirera，2017年）。此外，挖掘洞穴的泥蟹在退潮時用于儲存食物和水（Dittmann，1996年）。
不同螃蟹物種的洞穴形態各異，形狀和大小決定了生物擾動的強度（Agusto等人，2021年）。洞穴深度和體積可以作為生物擾動活動的指標，而季節性模式可能影響洞穴動態和生物地球化學循環（Machado等人，2013年；Egawa等人，2021年）。形成的沉積物堆也表現出特定于螃蟹物種的形態特征（Morrisey等人，1999年）。這種生物擾動增強了氧氣循環，調節了有機物的移動，并影響了紅樹林沉積物中的營養物質分布。因此，螃蟹堆不僅是機械活動的產物，也是支持生態系統功能可持續性的生態特征。
碳（C）、氮（N）和磷（P）在維持紅樹林生態系統的生產力和功能中起著關鍵作用（Cheng等人，2020年；Zhang等人，2022年；Klaassen等人，2024年）。磷是一種關鍵的大量營養元素，支持植被生長和各種生物過程，其在紅樹林沉積物中的濃度根據環境條件和生物因素的不同而介于150至2000毫克/千克之間（Langhans等人，2022年；Zhang等人，2022年）。微生物的固氮活動通過分解過程中富集氮含量促進了生物地球化學動態（Inoue等人，2011年）。此外，有機碳也受到螃蟹生物擾動的影響，因為由此形成的沉積物堆可以加速分解過程并將能量傳遞給微生物（Gutiérrez等人，2006年）。
沉積物中的營養物質可用性影響紅樹林生態學的多個方面，包括植被生長、繁殖、死亡率、沉積物呼吸和細菌群落結構（Mack等人，2024年）。這些發現表明，營養物質的利用效率與系統中微生物的存在和活動密切相關（Booth等人，2023年）。群落組成和微生物群落存在差異，這與營養物質可用性的不同有關（Jia等人，2023年）。紅樹林本身與微生物群落保持著互利關系，特別是在沉積物中，微生物促進了營養物質的吸收、轉化和循環，從而有助于生態系統的穩定性（Thatoi等人，2013年；Xu等人，2018年）。
紅樹林沉積物中的營養物質可用性由細菌群落調節，這些細菌群落驅動了關鍵的生物地球化學過程。隨著方法學的進步，現在可以比傳統方法更準確、更深入地分析紅樹林森林中的細菌群落。Illumina擴增子測序（16S rRNA宏基因組學）已被廣泛用于探索微生物組成和生態功能，揭示了隱藏的代謝潛力和群落結構（Alsharif等人，2024年）。PCR和16S rRNA測序還允許對特定細菌進行分子鑒定，包括無法培養的物種，如在三寶壟紅樹林研究中的發現（Chrisnawati等人，2023年）。大規模宏基因組學研究揭示了城市紅樹林棲息地（如Campal和Panaji）和Mandovi河口的重要功能途徑（Ghose等人，2024年）。此外，據報道，在中國香港特別行政區東北部的各種紅樹林生態系統中，細菌群落占與氣生根相關的微生物群落的95%以上（Bohra等人，2025年）。其他研究表明，大型底棲動物的洞穴存在可以影響亞熱帶紅樹林沉積物中的微生物豐度，并增加氧化酶和水解酶的活性（Luo和Gu，2018年），而生物擾動生物通過與細菌的復雜生物地球化學相互作用促進了生態系統的功能（Lohrer等人，2014年）。Wu等人（2021年）報告稱，螃蟹的生物擾動會影響土壤細菌的豐度變化。
泥蟹堆中細菌的存在對紅樹林生態系統的功能至關重要。因此，泥蟹堆有可能成為調節紅樹林生態系統中碳、氮和磷動態的重要細菌棲息地。然而，關于洞穴內細菌多樣性、營養物質含量和沉積物物理化學參數之間關系的研究仍然較少。本研究旨在結合基于沉積物的分子分析與泥蟹堆中的營養物質測量，以評估它們與藍碳動態之間的關系。
地點描述
數據收集于2025年2月，在印度尼西亞中爪哇省Rembang的紅樹林沿海地區進行（圖1）。細菌多樣性的觀察在印度尼西亞三寶壟市迪波內戈羅大學漁業與海洋科學學院的實驗室進行。研究區域具有熱帶氣候特征，雨季明顯，受單一潮汐模式的影響。
Rembang沿海地區的紅樹林生態系統通常生長茂盛，因為...
細菌存在
對三個采樣站點的細菌分析顯示，抑制區活性和物種組成存在差異。抗菌測試表明，只有站點2含有具有潛在抗菌活性的細菌分離株，而站點1和3沒有抑制區。進一步鑒定發現存在革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細菌，包括Bacillus cereus和Vibrio fluvialis，尤其是在站點2（表2）。
表分析...
結論
對泥蟹堆沉積物的分子分析發現了Bacillus cereus和Vibrio fluvialis的存在。這兩種細菌的存在有助于維持環境中的營養物質可用性。紅樹林植被參數（如DBH和樹木數量）以及泥蟹堆特征（DA、DB、DH）與藍碳儲量有關。這些模式表明紅樹林植被與螃蟹堆結構之間存在強烈相互作用。
作者貢獻聲明
Delianis Pringgenies：撰寫 – 審稿與編輯、初稿撰寫、可視化、驗證、監督、資源提供、項目管理、方法論制定、資金獲取、正式分析、數據管理、概念構思。
Wilis Setyati：撰寫 – 審稿與編輯、初稿撰寫、可視化、驗證、監督、資源提供、項目管理、方法論制定、概念構思。
Dafit Ariyanto：撰寫 – 審稿與編輯、初稿撰寫、可視化。
未引用參考文獻
Andreetta等人，2014年；Ariyanto和Pringgenies，2024年；Behera等人，2014年；Lohrer等人，2004年；Ma等人，2021年。
利益沖突聲明
作者聲明他們沒有已知的可能會影響本文工作的財務利益或個人關系。
利益沖突聲明
? 作者聲明以下財務利益/個人關系可能被視為潛在的利益沖突：Delianis Pringgenies報告稱獲得了迪波內戈羅大學的資金支持。Delianis Pringgenies與迪波內戈羅大學的關系包括資金資助。Delianis Pringgenies擁有待批準的專利（專利編號：...）。WAS負責初稿撰寫、驗證、正式分析、概念構思。
致謝
作者衷心感謝迪波內戈羅大學通過高質量國際出版研究計劃（RPIBT，編號222-641/UN7.D2/PP/IV/2025）提供的支持。
