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STOTEN新文——高山溪流底棲動物群落受陸地環境及物種生態位共同影響
日期:2021-09-08

      長期以來,水生生物群落動態和多樣性分布格局的研究重點關注于河道內環境條件,如河道基質的物理結構、河道水文時空特征、水溫、水化學物質等。然而河岸帶陸生環境因其與水環境強烈的交互作用,不可避免地會對水環境產生影響,可能導致水生生物群落發生變化。在此背景下,凸顯了水陸關系研究在理解生態系統相互作用和生物多樣性分布格局方面的重要作用。以“山水林田湖草生命共同體”為理論指導的流域生態學研究需要關注水陸多個生態系統的整合,而水體作為串聯其他生態系統的紐帶顯得尤為重要。

  為探尋一個較大的海拔梯度上高山溪流底棲動物群落結構和多樣性分布特征,大理大學東喜瑪拉雅研究院團隊與高黎貢山國家級自然保護區福貢管理分局工作人員聯合,歷時9天,徒步翻越碧羅雪山,采集了兩條發源于同一分水嶺的高山溪流底棲生物和水環境信息。通過分析發現,大海拔跨度下的高山溪流底棲生物多樣性垂直分布呈雙峰型,且稀有物種的分布完全契合了雙峰模型的兩個峰值區。

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  圖1. 碧羅雪山海拔梯度下的生物多樣性分布模式。(a)物種豐富度,(b) Shannon多樣性指數,(c)功能多樣性。彩色區域表示植被垂直分區。

  另外,本研究還發現,水環境因子對生物多樣性分布和群落特征的解釋效力較低,而河道采樣點所處位置植被帶隨海拔的切換和物種生態位在海拔梯度上的差異對底棲生物多樣性分布具有重要影響。

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  圖2. 碧羅雪山東、西坡溪流底棲動物群落結構的兩步聚類分析。A區為低海拔稀有種,B區為中/高海拔稀有種,C區為低海拔優勢種,D區為廣泛分布的優勢種。

  

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  圖3. 蒼山和碧羅雪山植被類型海拔劃分對應的底棲生物物種豐富度。A.針闊混交林,B.闊葉林與農耕地,C.次生林,D.農耕地,E.針葉林,F.闊葉林。虛線表示同一植被帶內不同優勢植物的轉換,實線表示明顯的植被帶轉換區。

  這些發現強調了將流域作為一個完整的復雜系統來考慮的重要性,在這個復雜系統中,某一特定位置(例如一個土地覆蓋斑塊)的某一要素的改變可能會影響該系統的整體結構,例如生物多樣性的分布。

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  圖4. 物種豐富度隨海拔梯度變化的模式。(a)全尺度呈雙峰型,(b)低海拔尺度呈單調遞增或反單峰型。(c)中海拔尺度呈單峰型。(d)高海拔尺度呈單調遞減型。

  在全球氣候變化背景下,原生低海拔物種不斷向高海拔遷移,而原生高海拔物種則退無可退,造成了高海拔分布的物種面臨著更加嚴峻的生存壓力。加之氣候變化可能導致高山溪流水源供應從冰川和融雪直接轉變為降雨和融雪,使生境和水文條件更加均質,導致一些對生境敏感的物種由于生態位的消失而隨之消亡。為了實施最有效的保護措施,確保高山淡水生態系統的生態彈性及生態系統服務功能,需要運用多尺度、跨學科綜合的研究方法。在這一觀點的推動下,本研究有助于理解更廣闊的陸地環境作為流域生態系統生物多樣性形成、維持和動態的決定性作用。

  本研究在國家自然科學基金(31760126、U1602262、31960255、31472021)及大理大學東喜瑪拉雅研究院牽頭的云南省“中國三江并流區域生物多樣性協同創新中心”構建的各類科研平臺資助下完成。研究過程中獲得了高黎貢山國家級自然保護區福貢管理分局及中國科學院水生生物研究所系統與流域生態學研究團隊的大力支持。

  

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  論文作者:

  劉碩然(大理大學東喜瑪拉雅研究院副教授)、肖文(通訊作者,大理大學東喜瑪拉雅研究院研究員)、蔡慶華(通訊作者,中國科學院水生生物研究所研究員)等

  原文于2021年8月發表在中科院SCI一區期刊Science of the Total Environment,IF:7.963。原文鏈接: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969721044776?via%3Dihub

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