河岸森林与大型无脊椎动物共同驱动温带与热带溪流多生态系统过程

《Ecosystems》：Riparian Forests and Macroinvertebrates Support Multiple Ecosystem Processes Across Temperate and Tropical Streams

本研究针对水生-陆地界面多生态系统过程驱动机制不清的问题，通过跨温带与热带溪流的凋落物分解实验，揭示河岸森林和大型无脊椎动物可显著提升真菌生物量积累、氮素流失和分解速率等多功能指标。该发现为全球变化背景下跨境生态系统管理提供了关键科学依据。

　　

在自然界中，溪流与河岸森林如同紧密相连的生命纽带，通过能量流动和物质循环构成复杂的生态网络。然而随着人类活动加剧，河岸植被带退化正不断割裂这种跨境联系，导致水生生态系统功能受损。尽管前人研究揭示了生物多样性对单一生态过程的促进作用，但关于多生态系统过程（即多功能性）如何在水生-陆地界面协同维持，特别是在不同气候带下的普适规律，仍存在认知空白。

为破解这一难题，瑞士联邦水科学与技术研究所的Rebecca Oester团队在《Ecosystems》发表最新研究，通过温带（瑞士）和热带（巴西）16条源头溪流的对比实验，首次系统验证了河岸森林结构与碎食者功能群对多生态系统过程的协同增强效应。研究人员采用经典凋落物袋法，通过精细控制大型无脊椎动物可接触性（0.25 mm与10 mm网孔）和叶片组合（单种/混合），同步监测了真菌生物量积累、氮素动态和分解速率三项关键指标。

实验设计涵盖关键技术创新：通过超高效液相色谱（UHPLC）定量麦角固醇换算真菌生物量，采用元素分析仪测定氮含量变化，并引入度日模型（degree-day model）校正温度对分解速率的干扰。所有样本均来自原位布设的768个凋落物袋，涵盖欧洲桤木（Alnus glutinosa）、欧洲白蜡（Fraxinus excelsior）等四种典型河岸树种。

研究结果揭示出三大核心发现：

河岸森林的增益效应：森林覆盖段使多功能性指数提升8%-19%，其中氮流失量在Miconia叶片中增幅达273%，印证了森林通过调节微环境优化养分循环的生态功能。

大型无脊椎动物的关键作用：当允许碎食者进入时，三种树种（除Inga外）的分解速率和氮流失显著提升，证实了营养级复杂性对生态系统功能的放大效应。

叶片混合的物种特异性：混合凋落物对真菌生物量的影响呈现拮抗或协同差异，如Miconia与Inga混搭时前者真菌量增加而后者受抑制，反映了化学性状互补性的复杂调控。

路径模型（SEM）进一步量化了驱动因子的贡献强度：宏观无脊椎动物接入对氮流失（路径f）和分解速率（路径e）的标准化效应值最高达0.52，而叶片混合效应（路径g-i）则呈现树种间异质性，说明资源多样性效应受功能性状约束。

这项研究开创性地证实了跨境生态系统过程存在统一生物驱动机制：河岸森林作为物理屏障调节者与资源供给者，宏观无脊椎动物作为能量转化引擎，共同维系碎屑食物网多功能性。该发现不仅深化了meta-生态系统理论，更为全球河岸带生态修复提供了关键靶点——维持植被连通性与碎食者多样性可作为提升水生生态系统韧性的双核心策略。在气候变化与土地利用加剧的背景下，此研究警示任何割裂水生-陆地联系的管理行为都可能引发生态功能级联衰退，呼吁在景观尺度上采用整体性保护思维。