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澎溪河消落带大型土壤动物群落分布格局及其影响因素
生物多样性
2024, 32 (7):
24117-.
DOI: 10.17520/biods.2024117
消落带是水体与陆地之间的过渡区域, 生态过程独特, 生物多样性较高, 对环境变化非常敏感。土壤动物是消落带生态系统的重要组成部分, 发挥着重要的生态功能。研究消落带土壤动物多样性对充分评估大型水利水电工程对生态环境的影响至关重要。本文通过对澎溪河消落带8个地点和4个高程大型土壤动物群落及其环境要素的野外调查, 结合冗余分析(redundancy analysis, RDA)探讨其关键影响因素, 运用扩散生态位连续体指数(dispersal-niche continuum indexes, DNCI)探讨扩散过程和生态位分化在土壤动物群落多样性维持中的相对重要性。结果表明, 澎溪河消落带大型土壤动物共有16目77科57,072只, 以马陆、鼠妇等腐食性类群和蜘蛛、步甲等捕食性类群为主。土壤动物多度和丰度沿河流流向和高程都呈现出先增加后降低的趋势, 多样性指数和优势度指数趋势相反。捕食者相对多度随高程增加而降低, 腐食者变化趋势与此相反。消落带大型土壤动物群落在垂向尺度上表现出明显的空间分布格局, 采样地点对群落结构和功能组成无显著影响。水文情势和土壤理化性质的总解释量分别为31.53%和14.36%, 共同效应分别为15.43%和14.05%, 单独效应分别为16.10%和0.31%。消落带生境(150-170 m)中物种扩散过程的重要性显著高于生态位分化, 陆地生境(180 m)中二者无显著差异。水文情势是消落带土壤动物群落组成、结构及其空间格局的关键影响因素。消落带与陆地之间生物迁移扩散是消落带土壤动物群落多样性维持的主要途径。研究结果可为消落带生物多样性的保护和恢复提供重要的科学依据。
表2
环境因素对消落带大型土壤动物群落组成的解释能力
正文中引用本图/表的段落
澎溪河消落带大型土壤动物群落和环境因素的RDA排序结果见图4。环境因素解释了33.88%的大型土壤动物群落变异, 前4个排序轴的变差解释量依次为23.20%、12.40%、2.34%和0.96%。土壤含水率、淹水时间、淹水深度、淹水频率和坡度对大型土壤动物群落有显著影响(P < 0.05), 其解释量分别为12.17%、6.96%、5.31%、4.57%和3.29% (表2), 说明土壤含水量是消落带土壤动物群落的主要影响因素。水文情势、土壤理化性质、其他等3个因素组的解释量分别为31.53%、14.36%和5.77% (表3), 其中, 共同效应分别占15.43%、14.05%和4.26%, 表明三峡水库蓄水主要通过改变消落带土壤含水量的途径作用于大型土壤动物群落。
河流纵向和侧向尺度上水文、土壤、植被等生境异质性控制着消落带生物群落结构和多样性, 使其呈现出一定的空间格局(Ramey & Richardson, 2017)。Batzer等(2018)在美国东南部大西洋沿岸河流的研究中发现, 溪流源头洪水发生率低, 土壤动物以陆生类群为主, 下游河岸洪水淹没频繁, 土壤动物多以适应水位变化环境的湿生类群为主。Framenau等(2002)的研究表明, 狼蛛、步甲等捕食性类群在下游的多度远高于上游, 并指出这种分布模式可能受到水文情势、沉积物性质和植被郁闭度的影响。这些结果均表明, 河岸消落带大型土壤动物群落的空间分布可能符合河流连续体理论的假设。本研究中, 消落带大型土壤动物的空间分布只在侧向尺度上表现出显著异质性, 不符合河流连续体理论假说。首先, 渠口镇、养鹿镇、双江镇地处河流交汇处, 高阳镇河段具有典型的湖泊特征, 导致澎溪河在纵向尺度上呈现出序列不连续体的特征(Tockner et al, 2010)。其次, 澎溪河水位受到三峡大坝的调控, 其水文条件的异质性较自然河流低, 这可能导致消落带生物群落的同质化(童笑笑等, 2018)。同时, 澎溪河消落带大型土壤动物群落在纵向尺度上的变化仍表现出部分程度的可预测性, 丰度和多度呈现出明显的先升高后降低的趋势(图2), 上游消落带捕食性土壤动物多度高于下游(图2), 这可能是因为养鹿镇和高阳镇等区域河段蜿蜒程度高, 地形起伏度更大, 营养物质更容易沉积至消落带生态系统, 其土壤动物的多度和丰度明显高于其他样点(Sánchez-Hernández, 2023)。
三峡水库蓄水改变了原有的地貌景观格局、底质组成、土壤理化性质, 从而间接影响大型土壤动物群落(Zhu et al, 2020)。研究结果表明, 水文要素和土壤性质对大型土壤动物群落的共同效应大致相同, 其中土壤含水量解释度更高(表2), 说明水文要素不但直接决定了消落带土壤动物群落多样性及其分布格局, 还通过改变含水量等土壤性质而间接作用于土壤动物群落。受淹水和地形的共同影响, 消落带土壤含水量变化幅度大, 且随高程和坡度的增加而降低, 为土壤动物提供了更高的水分异质性, 减少了不同种类间的竞争作用(Brosofske et al, 1997)。消落带土壤含水量较高, 为亲水性土壤动物类群提供了理想的生境条件, 使消落带土壤动物群落不同于陆地(Allen, 2016)。较高的土壤水分异质性决定了消落带植物多样性和生产力, 复杂的植物群落为土壤动物提供多样性栖息条件和食物资源, 间接影响了土壤动物的多样性(Ramey & Richardson, 2017)。上述结果表明, 剧烈的水位变化使消落带生境具有较高的空间异质性, 这导致了消落带物种共存现象的广泛存在, 间接维持了更高的大型土壤动物多样性。
本文的其它图/表
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