海水淡化已成為解決干旱和半干旱地區水資源短缺問題的重要策略（Yazdandoost, 2015），通常與其他綜合水資源管理措施相結合。全球海水淡化能力持續提升，預計隨著氣候變化、人口增長和工業需求的增加，這一趨勢將持續（Jones et al., 2019）。在智利北部這個地球上最干旱的地區之一，長期干旱、快速的城市擴張以及密集的采礦活動（加上人類消費和其他活動如農業和旅游業），使得淡化成為區域發展的戰略支柱（Cornejo-Ponce et al., 2020; Sola et al., 2019a）。2010年至2025年間，安托法加斯塔（Antofagasta）、阿塔卡馬（Atacama）和科金博（Coquimbo）地區的淡化水量增加了六倍（García-Bartolomei et al., 2022; Sola et al., 2025）。目前阿塔卡馬地區有六個正在運行的淡化項目，預計還將新增四個，總產能將達到7.8立方米/秒（Moreno-Silva et al., 2025）。這種擴張正在重塑智利北部的沿海社會環境。
盡管海水淡化在提供可靠淡水供應、滿足城市、工業和農業用水需求方面具有積極作用，但淡化過程中產生的富含化學添加劑（如防垢劑、殺菌劑和混凝劑）的高鹽度鹽水對海洋生態系統構成了重大威脅（Panagopoulos and Haralambous, 2020）。據估計，阿塔卡馬地區每年排放約2.14億立方米的鹽水（淡水產量為4.6立方米/秒（Moreno-Silva et al., 2025）），而現有的監管框架不足，無法制定有效的生態保護標準。由于當地海水的水質特性，反滲透（RO）回收率通常低于40%（Clark et al., 2018），因此淡化活動的增加將導致更多高鹽度鹽水排入沿海水域。隨著淡化規模的擴大，迫切需要開發適當的監測和保護措施。
由于淡化鹽水比海水密度大，會沉降到海底并沿海底擴散，形成高鹽度層并向更深區域蔓延（Sola et al., 2019b）。這種分層現象抑制了垂直混合，降低了溶解氧濃度，改變了海水化學成分和沉積物結構（Bonnail et al., 2025）。這些物理化學變化會對底棲生物造成急性滲透壓應力，若管理不當，可能導致生物多樣性喪失（Bonnail et al., 2025; Sirota et al., 2024）。鑒于淡化鹽水的特性，包括海藻在內的海洋基礎物種的早期生命階段極易受到滲透壓和化學物質的傷害。然而，智利的現行法規缺乏明確的鹽度限制、排放量上限以及針對淡化項目的生態毒性評估要求（Sola et al., 2019a）。特別是在洪堡洋流（Humboldt Current）這一全球生產力最高的東邊界上升流生態系統中的生物多樣性熱點區域，這一問題更為嚴重，該區域擁有高度的特有物種和重要的漁業資源（Thiel et al., 2007）。
海藻林是全球高產的沿海生態系統，為海洋生物提供棲息地、初級生產力及生態系統服務（Eger et al., 2023）。在智利北部，Lessonia berteroana作為基礎物種，不僅保護海岸線，還通過碳封存作用支持當地經濟（如漁業），并為底棲生物提供關鍵棲息地（Cuba et al., 2022; Vásquez et al., 2012; Vega Reyes, 2017）。最新研究表明，L. berteroana的幼體和成體階段對高鹽度及淡化鹽水中的化學物質具有生理敏感性（Cruces et al., 2025）。大型藻類的早期生命階段（如游動孢子、配子體、胚胎孢子體）通常比成體更易受環境壓力影響（Coelho et al., 2000; González et al., 2018; Roleda et al., 2007; Tala et al., 2007）。若不在鹽水排放管理中充分考慮這一敏感性，可能會危及這些基礎物種，進而影響智利北部沿海生態系統的完整性。因此，基于L. berteroana早期生命階段的生理耐受性建立鹽度閾值至關重要，以確保淡化設施的可持續運行和維持以海藻為主的沿海生態系統的完整性。
L. berteroana的孢子具有短暫的浮游階段，傾向于在母體藻體附近沉積（Parada et al., 2016），使其成為檢測高鹽度排放引起局部環境壓力的可靠指標。由于其體積小、細胞分裂速度快、表面積與體積比高，它們對滲透壓梯度和鹽度波動特別敏感，適用于空間精確的生物監測（Parada et al., 2016; Tala et al., 2007）。盡管如此，目前關于本地大型藻類早期生命階段的鹽度耐受性閾值在法規中尚未得到充分體現，阻礙了淡化鹽水排放標準的制定。因此，引入如L. berteroana孢子這樣的敏感生物指標至關重要，尤其是在智利北部，對于形成獨特棲息地的物種尤為重要。
本研究旨在評估L. berteroana早期生命階段在高鹽度壓力下的生理和生殖反應。高鹽度（高滲透壓）通過兩種機制影響大型藻類：一是快速水分流失（滲透壓脫水），二是鈉離子（Na+）和氯離子（Cl?）在光合組織和細胞內的積累導致的離子毒性。這些過程破壞膜電位和酶功能，擾亂葉綠體穩態，干擾光合作用電子傳遞鏈。隨著鹽度升高，電子傳遞受阻，導致活性氧（ROS）生成增加，進而損害色素、蛋白質和膜結構。光合作用效率下降（如Fv/Fm和光曲線參數），以及色素降解和活性氧增加，都是高鹽度暴露下早期生理損傷的敏感指標，尤其是在表面積與體積比高、緩沖能力有限的微小生命階段（Cazzaniga et al., 2022; Ralph et al., 2007; Yang et al., 2024）。通過分析光合作用指標（如Fv/Fm、rETRmax、α、Ek），本研究可以揭示鹽度壓力下的光合系統功能變化。結合色素穩定性數據，這些測量結果有助于確定對海藻主導的沿海生態系統生存、再生和持續至關重要的鹽度閾值。這些結果為智利干旱海岸地區的淡化項目風險評估和制定生物學上的排放限制提供了科學依據。
本研究旨在確定L. berteroana早期生命階段在高鹽度條件下的生理和生殖耐受性閾值，為現場和極端情況下的鹽水排放環境風險評估提供參考。
