不同土地利用类型对黄河中游地区大型无脊椎动物群落结构与多样性的影响

《Ecological Indicators》：Effects of different land use types on macroinvertebrate community structure and diversity in the middle reaches of the Yellow River basin

黄河中游33个采样点调查发现，森林用地底栖无脊椎动物α和β多样性显著高于农地和城市用地，物种更替是β多样性主要驱动，土地利用健康指数（LUI）影响最大。

　　人类活动引起的土地利用变化已成为全球生物多样性丧失的主要驱动力之一。黄河中游地区（MYR）在黄河流域中占据着重要的生态地位，其地形复杂、水文条件多变，并且受到强烈的人类干扰，因此被视作一个典型的生态脆弱区域。目前，关于不同土地利用类型对这类脆弱生态系统中大型无脊椎动物群落结构和多样性的影响研究仍较为有限。本研究在2021年5月至7月期间，设立了33个采样点，系统地评估了不同土地利用类型对大型无脊椎动物群落分类和功能多样性的综合影响。

通过PERMANOVA分析，研究发现不同土地利用类型之间存在显著的空间差异，大型无脊椎动物群落结构的多样性水平与土地利用类型密切相关。林地表现出显著更高的分类α多样性指数和功能α多样性指数，而农业和城市化区域则显示出相对较低的多样性水平。这种差异可能源于林地提供的稳定和异质性生境，以及较少的污染输入，从而为大型无脊椎动物提供了更加适宜的生存条件。相比之下，农业和城市化区域由于高强度的人类活动，往往导致水质恶化、河岸硬化以及生态系统的简化，使得一些对环境敏感的物种难以生存，从而降低了整体的生物多样性。

在β多样性方面，研究发现不同土地利用类型之间主要由物种更替（species turnover）所驱动。这表明，土地利用变化对大型无脊椎动物群落的组成和功能特性产生了深远的影响。β多样性反映了不同群落之间物种组成或功能特征的差异程度，其分解结果显示，这种差异主要是由于不同区域间物种的替换，而不是简单的嵌套现象。这意味着土地利用变化改变了群落的物种组成，使得原本丰富的生物多样性逐渐向单一化发展。

为了更全面地理解这些变化，研究还引入了功能多样性（functional diversity）的概念。功能多样性不仅关注物种的数量，还关注它们在生态系统中的功能角色。通过分析大型无脊椎动物的功能性状，如生命周期、呼吸方式、体型、适应水流的能力、栖息行为、营养生态位等，研究揭示了不同土地利用类型对功能多样性的影响。例如，在林地，某些具有特定功能的物种占据主导地位，而在农业和城市化区域，适应性强、污染耐受性高的物种更为常见。

此外，研究还探讨了环境变量与大型无脊椎动物群落多样性之间的关系。通过冗余分析（RDA），研究发现土地利用健康指数（LUI）对大型无脊椎动物群落多样性的影响最为显著，其次是林地比例和溶解氧（DO）水平。这些环境变量对α多样性（包括物种丰富度、香农-维纳指数和物种均匀度）以及β多样性（包括物种更替和嵌套）均具有显著的正向或负向关联。例如，农业和城市化区域的氮、磷和氨氮浓度较高，可能对大型无脊椎动物的生存产生负面影响，而林地的高DO水平则有助于维持高多样性。

本研究的发现具有重要的生态意义。首先，它们揭示了土地利用类型对大型无脊椎动物群落结构和功能的深远影响，强调了土地利用变化在生态脆弱地区的重要性。其次，研究结果为生态脆弱地区的生物多样性保护和生态恢复提供了科学依据。通过识别关键的土地利用类型及其对生态系统的具体影响，可以为制定有效的生态管理措施提供参考。例如，增加林地面积、减少农业和城市化活动对河流生态系统的干扰，以及改善水质条件等。

在实际应用中，这些发现可以用于指导土地利用规划和生态修复工作。例如，在农业和城市化区域，应采取措施减少污染输入，提高水体的自净能力，从而保护和恢复大型无脊椎动物群落的多样性。同时，在林地等自然生态系统中，应加强保护，避免过度开发，以维持其生态功能和生物多样性。此外，研究还建议未来应开展多季节和多年的研究，以更全面地了解大型无脊椎动物群落对土地利用变化的长期响应，并为流域生态系统的可持续管理提供科学支持。

总之，本研究不仅揭示了土地利用类型对大型无脊椎动物群落多样性的影响机制，还为生态脆弱地区的生物多样性保护和生态恢复提供了重要的理论依据和实践指导。通过结合生态监测和土地利用管理，可以有效减轻人类活动对生态环境的负面影响，促进生态系统的健康和稳定。