基于随机森林与广义可加模型的大襟岛毛颚类群落环境驱动因子解析及其生态指示意义

《Marine Environmental Research》：Environmental Predictors of Chaetognaths Assemblages near Dajin Island: Insights from Correlation Analysis, Random Forest and Generalized Additive Models

　　本研究通过整合相关性分析、随机森林（RF）与广义可加模型（GAMs），揭示南海大襟岛海域两种毛颚类（Flaccisagitta enflata和Zonosagitta bedoti）丰度动态的关键环境驱动因子。研究发现两种物种对盐度（Sal）、溶解无机磷（DIP）等呈正响应，对水温（SST）、化学需氧量（COD）等呈负响应，其GAM模型可解释30.75%-57.54%的偏差，显著支持毛颚类作为有机污染生物指示物的潜力，为海洋生态系统管理提供预测工具。

　　

Highlight

本研究通过整合随机森林（RF）与广义可加模型（GAMs），揭示了大襟岛海域两种关键毛颚类（Flaccisagitta enflata和Zonosagitta bedoti）丰度动态的非线性环境驱动机制。研究发现两种物种对化学需氧量（COD）的强烈负响应（F. enflata: ρ=?0.53；Z. bedoti: ρ=?0.61）凸显其作为有机污染生物指示物的高灵敏度。

研究区域与采样方法

本研究聚焦于大襟岛南部海域（北纬21°56′，东经113°05′），该区域位于珠江口西南侧的黄茅海河口，具有显著的陆海相互作用特征，包括强烈的陆地输入、潮汐混合和季风驱动海流。台山核电站（Taishan NPP）坐落于该区域东南沿岸。

环境参数动态

环境参数动态显示盐度呈现明显季节性波动，夏季因降水与河流输入出现最低值（2022年6月：6.99±0.80 PSU），冬季或春季达到峰值（2024年2月：30.64±0.08 PSU）。海表温度（SST）呈典型季节循环，夏季最高（2023年6月：31.36±0.55°C），冬季最低（2024年2月：17.62±0.16°C）。溶解氧（DO）与化学需氧量（COD）分别呈现冬季高值（2024年2月：8.40±0.10 mg/L）和夏季高值（2022年6月：2.31±0.21 mg/L）的互补格局。

环境因子的季节与年际动态

该海域环境参数的复杂变化由气候、水文与生物过程共同驱动。夏季盐度最低与淡水输入增强相关，而冬季盐度升高则反映海水入侵主导。海表温度（SST）的季节性受太阳辐射与季风调控，溶解氧（DO）的冬季高值源于垂直混合与生物耗氧降低，化学需氧量（COD）的夏季峰值则与陆源有机质输入和降解过程关联。

结论

本研究阐明了大襟岛海域两种毛颚类（F. enflata与Z. bedoti）的独特季节动态与环境驱动因子。通过RF与GAMs的整合分析框架，揭示了环境因子影响毛颚类群落的复杂非线性相互作用。结果表明F. enflata丰度主要受海表温度（SST）与化学需氧量（COD）约束，而Z. bedoti呈现栖息地依赖性双驱动模式（近岸：COD与溶解无机磷（DIP）；离岸：SST与总悬浮物（TSS））。该分层分析框架为海洋生物-环境互作研究提供了可移植范式。