在沙滩下面，小型生物在过滤地下水中的有害物质方面发挥着至关重要的作用，这对海洋的健康是必不可少的。斯坦福大学的一项新研究展示了滑浪潮如何揭示海平面上升对海滩区域水流动、化学成分和微生物群落的潜在影响。
在沙滩下面，微生物过滤地下水中的化学物质并保护海洋健康。斯坦福大学的一项研究揭示滑浪潮为海平面上升对海滩水文学、化学和微生物学的潜在影响提供了见解。
一个充满活力的生态系统在沙滩沙土的表面下蓬勃发展。斯坦福大学的最新研究揭示了海水渗入这些区域时，沿海地下水中的微生物群落如何反应。结果于12月22日在《环境微生物学》上发表，突出显示了在这些重要栖息地中发现的多样化微生物生命及海平面上升增加海水暴露的潜在影响。
斯坦福大学可持续发展学院地球系统科学博士生、研究合著者杰西卡·布林顿说：“海滩充当了陆地和海洋之间的自然屏障，过滤地下水及其化学物质，然后再进入海洋。了解这些生态系统如何运作对于维护它们在海平面上升时的保护作用至关重要。”
研究团队在位于旧金山北部的斯廷森海滩进行研究。该海滩被描述为“高能量”，在全球范围内对其微生物群落的之前研究有限。
微生物守护者
在沙滩沙土下的地下水中发现的微生物对保持沿海水质清洁至关重要。它们帮助分解化学物质，包括来自自然来源如腐烂植物或来自人类活动（如农业径流和废水排放）的过量养分，如氮。
为了探索这种微生物过滤系统如何运作，研究团队在斯廷森海滩进行了深入调查。在干季和湿季的两周内，他们从地下河口连续采集水样，以监测因潮汐变化而导致的变化。然后，他们运用先进的基因测序技术分析微生物DNA，标志着首次在这样详细的间隔研究微生物群落，并提供了有关其稳定性和结构的有价值见解。
团队的研究结果表明，尽管由于潮汐和季节变化，微生物种群保持相对稳定，但在波浪溢出事件发生时——即强浪将海水推入地下水中——检测到了微生物组成的显著变化。随着海平面上升和越来越频繁的风暴，这种干扰预计将增加，给微生物的过滤能力带来挑战。
斯坦福大学可持续发展学院地球系统科学和海洋学的共同资深作者、教授克里斯托弗·弗朗西斯表示：“这些微生物存在于复杂的群落中，其中许多执行特定功能，如养分处理和温室气体调节。尽管在正常条件下看到它们的恢复力令人感到安慰，但像波浪溢出这样的干扰强调了它们对气候变化的脆弱性。”共同第一作者凯蒂·兰根费尔德补充道，她在斯坦福大学作为博士后研究员时进行了这项研究，目前是密歇根大学的博士后研究员。
对沿海韧性的意义
这项研究建立了一个理解地下河口功能及其对环境变化响应的关键基线。随着海平面上升，沙滩可能向内移动或侵蚀，从而改变地下水的水文学、化学动态和微生物种群。
这项研究是增强我们对沿海韧性理解的重要一步。通过强调微生物动态与波浪活动等物理元素之间的联系，这项研究促使人们对预计的沿海地下水变化进行必要的考虑。研究人员敦促政策制定者和沿海规划者在制定管理海平面上升的策略时考虑这些隐秘生态系统。
斯坦福大学可持续发展学院和工程学院的环境研究理查德和罗达·戈德曼教授、共同资深作者亚历山德里亚·博姆强调：“我们依赖这些微生物群落进行陆海交界处关键的生物地球化学过程。如果它们的功能因气候影响而受到损害，我们可能会看到沿海水质和海洋生态系统一系列负面影响的连锁反应。”
