植物入侵驱动的生境变化重构潮间带湿地底栖生物多样性

《Global Ecology and Conservation》：Habitat Change Driven by Plant Invasion Restructures Benthic Diversity in Intertidal Wetlands

为探究互花米草(Spartina alterniflora)入侵如何通过改变沉积物性质影响底栖群落，研究人员在条子泥湿地开展季节性调查。研究发现入侵导致α多样性下降、群落组成显著改变，β多样性以物种周转为主；沉积物有机质增加和粒径变化与底栖群落变化密切相关。该研究揭示了入侵物种通过改变食物网和生态系统功能对水鸟等捕食者产生的深远影响。

　　

沿着中国东南海岸线，一种名为互花米草(Spartina alterniflora)的植物正悄然改变着潮间带生态系统的面貌。自1979年引入中国以来，这种外来物种迅速扩张，形成密集的单一群落，不仅排挤了本地植物，更重塑了整个潮间带的景观格局。作为东亚-澳大利西亚候鸟迁徙路线(EAAF)上的重要停歇地，江苏条子泥湿地的生态质量变化直接影响着整个迁徙路线上候鸟种群的生存状况。然而，互花米草的入侵严重破坏了潮间带的原始生态系统，其通过改变沉积物性质，进而影响底栖生物群落的组成和多样性，这些底栖动物不仅是食物网的关键环节，更是迁徙水鸟的重要食物来源。

面对这一生态挑战，北京林业大学生态与自然保护学院的研究团队在《Global Ecology and Conservation》上发表了一项深入研究。他们在江苏省条子泥湿地开展了季节性调查，选取了三种不同入侵梯度的生境：互花米草定殖区(SZ)、泥滩-互花米草过渡区(TZ)和泥滩区(MZ)，系统评估了各区域的底栖群落α和β多样性模式，并探讨了关键物种与沉积物理化性质的关系。

研究团队采用了多项关键技术方法：通过季节性野外采样（2021年春季和秋季）收集底栖生物样本，使用40cm×40cm金属采样框和D形手网进行标准化采集；同步采集沉积物样品，测定pH值、盐度(SA)、中值粒径(D50)、颗粒有机碳(POC)和总氮(TN)等理化指标；利用多样性指数分析、NMDS（非度量多维尺度分析）和ANOSIM（相似性分析）评估群落差异；通过SIMPER（相似性百分比分析）识别关键贡献物种；采用RDA（冗余分析）和Spearman相关性分析探究物种与环境因子的关系。

3.1. 沉积物理化性质的差异

研究表明，互花米草入侵显著改变了沉积物的理化性质。春季，过渡区(TZ)的颗粒有机碳(POC)和总氮(TN)含量最高，显著高于泥滩区(MZ)。盐度在三种生境间存在显著差异。秋季，互花米草区(SZ)的盐度显著高于泥滩区，而泥滩区的中值粒径(D50)显著大于过渡区和互花米草区。季节比较发现，泥滩区的pH值在秋季显著高于春季，而互花米草区的盐度在春季显著高于秋季，表明季节变化和互花米草生长过程共同影响沉积物性质。

3.2. 底栖群落的α多样性

研究共采集到28个底栖物种，属于5门6纲。春季，泥滩区的物种丰富度显著高于互花米草区。香农多样性指数、辛普森多样性指数和皮卢均匀度指数均呈现从泥滩区向互花米草区递减的趋势。秋季，过渡区的物种丰富度最高，但各生境间的α多样性无显著差异。某些物种表现出明显的生境特异性，如Diastylis tricincta和Terebra taylori仅出现在泥滩生境，而Cerithidea largillierti则主要分布在互花米草区或过渡区。

3.3. β多样性及其分解

NMDS分析显示，春季和秋季的应力值分别为0.14和0.118，模型拟合良好。ANOSIM分析表明，两个季节中组间差异均显著大于组内差异。β多样性分解结果显示，春季和秋季的总β多样性(β_jac)分别为0.6976和0.7701，其中物种周转组分(β_jtu)的贡献占主导地位（春季96.11%，秋季97.82%），而嵌套组分(β_jne)的贡献较小。这表明群落差异主要源于物种替换而非物种丢失。

3.4. 主要物种贡献

SIMPER分析揭示，春季Mactra veneriformis对群落差异的贡献最大，而秋季Cerithidea largillierti成为最主要的贡献物种。春季前10物种累计贡献率达77.04%，秋季达85.58%。不同季节的关键贡献物种存在明显差异，反映了群落结构的动态变化。

3.5. 底栖动物与沉积物理化性质的关系

RDA分析表明，春季RDA1和RDA2轴共同解释了72.79%的变异，蒙特卡罗检验显示所有环境因子对群落差异均有显著影响。秋季两轴共解释62.20%的变异，仅盐度和中值粒径的影响达到极显著水平。相关性分析发现，春季Mactra koreanus和Solena glabar与总氮和盐度呈显著负相关，Barleeia bureri与颗粒有机碳和总氮呈极显著正相关。秋季，Cerithidea largillierti和Nassarius succinctus与盐度显著正相关，而Mactra veneriformis与盐度极显著负相关，与中值粒径显著正相关。

研究结论表明，互花米草入侵通过改变沉积物性质（如增加有机质含量、改变粒径分布）驱动了底栖群落的显著变化，导致α多样性下降和群落组成改变，β多样性以物种周转为主。这些变化不仅影响了底栖群落的结构和功能，还可能通过食物网效应波及更高营养级的迁徙水鸟。该研究为理解生物入侵的生态效应提供了重要见解，对潮间带湿地的保护管理和生物多样性保育具有重要指导意义。

值得注意的是，互花米草入侵造成的生态影响具有季节性动态特征，不同物种对环境变化的响应策略各异。一些双壳类物种的减少可能直接影响水鸟的食物来源，而某些腹足类物种在入侵生境中的增加则反映了生物对新生境的适应性进化。这些复杂的生态过程凸显了入侵物种对生态系统影响的多样性和复杂性，为未来的入侵生物学研究和生态系统管理提供了新的思路。