淮河流域大型底栖动物集合群落空间格局特征及其形成机制研究

来源 :南京大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:a103582412
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陆地景观中的集合群落通常是指多个局域尺度上的群落通过其物种的扩散而连接一起的,其生境并不相连的群落集合。然而对于河流生态系统来说,由于河网结构具有连通性,因此单个群落的生境通过水流而相连,并且水流还有方向。因此,河流生态系统中的集合群落不同于陆地景观中集合群落。本论文以淮河中上游流域为研究对象,是典型的多闸坝的平原河网区;通过分析大型底栖动物集合群落的空间格局特征,探讨环境因素、河网结构及多闸坝的联合效应对大型底栖动物集合群落结构的影响,以期揭示多闸坝平原河网区大型底栖动物集合群落构建机制。研究结果表明:(1)研究区的大型底栖动物群落多样性指数较低,但群落结构空间差异性明显。该大型底栖动物群落主要以寡毛纲和和昆虫纲的摇蚊科为代表的耐污种为优势种,而以蜉蝣目、襀翅目和毛翅目为代表的敏感种和清洁种却很少出现;说明该区域的生态环境受到较严重的污染,造成了耐污种的大量繁殖,但敏感种在大量消失,从而降低了区域的生物多样性。根据群落结构的相似性指数(Bray-Curtis dissimilarity),整个研究区的样点被分为四组,且各组均有不同的指示种;同时发现大型底栖动物的五种摄食功能群(收集者,滤食者,扑食者,撕食者和刮食者)在各组分配比例也呈现明显的差异性,说明研究区域的群落结构在空间上呈现明显的异质性。(2)无论在丰水期还是平水期,流域的河网结构对大型底栖动物的集合群落构建均有显著的影响(p<0.005),但与陆地距离相比,河流距离并没有体现明显的优势,这可能是由于淮河流域是个多闸坝的区域,所存在的大量闸坝降低了河流的连接性,从而削弱了水路扩散的能力。同时,我们也发现河流的方向性的扩散过程也未体现优势,其解释率在三个模型中相对较低,这可能是由于研究区域是以平原型河网为主,其流向不明确,因此对大型底栖动物顺流而下的方向性扩散影响相对较弱。陆地与水路距离主要影响大尺度上的群落结构,而方向性距离主要影响小尺度上的群落空间结构。虽然基于陆地距离和水路距离对大型底栖动物集合群落结构的影响显著大于方向性距离,但并不能说明大型底栖动物主要是以陆地扩散或水路扩散为主,而方向性扩散较弱,因为大尺度的群落结构可能一部分是受空间结构的环境变量的影响;而小尺度的群落结构主要是与物种的扩散过程有关。(3)研究区域的环境变量呈现出明显的空间异质性,主要体现研究区域的南北差异和东西差异;通过环境与大型底栖动物群落前项选择与冗余分析发现:环境变量对大型底栖动物集合群落结构有显著的影响;总氮、氨氮、透明度、多年均气温及生境质量是决定研究区大型底栖动物群落的关键环境变量。通过环境变量与空间变量的方差分析发现,大部分环境变量约束大型底栖动物群落结构的解释能力受到空间效应的影响;本研究区域中可被环境变量解释的大型底栖动物群落结构差异的25%-80%来自于环境效应与空间效应的共同作用,在去除空间效应后,各个环境变量的解释率均降低,但总氮、透明度和年均气温对大型底栖动物群落结构的影响仍然显著,为影响研究区内大型底栖动物的关键变量。(4)对于河流生态系统来说,闸坝影响水生生物集合群落结构构建。一方面闸坝通过影响生物的扩散过程而直接影响集合群落结构,另一方面通过改变河流生态环境条件而间接影响集合群落结构。本研究区内的大型底栖动物集合群落结构受到闸坝纯空间影响远大于其与环境变量的共同作用,说明闸坝的直接影响可能大于其间接影响;且中、小尺度的空间变量的影响显著大于大尺度的空间变量的影响,由于大尺度的群落结构通常与环境的空间结构有关,而中小尺度的群落结构主要与扩散过程有关,因此可进一步推断闸坝主要通过扩散限制来直接影响大型底栖动物的集合群落结构,而通过改变生态环境来间接影响集合群落结构的作用相对较小。基于本文的研究结果,作者认为研究区内的大型底栖动物集合群落主要耐物种为优势种,而敏感种和清洁种较少出现;群落结构在空间上呈现明显的异质性。虽然与陆地距离相比,流域的河网结构和流向对大型底栖动物集合群落构建的影响优势不明显,但其均有较大且显著的影响;同时发现环境变量对大型底栖动物集合群落也有显著的解释能力,但大部分影响来自于环境与空间的共同效应。对于多闸坝的平原型河网区,该区域的大型底栖动物集合群落结构主要受到闸坝对物种扩散限制影响较大,而通过闸坝来改变环境条件的间接影响相对较小。
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