蜘蛛和甲虫作为评估河流干涸期生态质量的生物指标：一种多指标方法

《Ecological Indicators》：Spiders and beetles as biological indicators for the assessment of ecological quality of rivers in their dry phase: A multi-metric index approach

干河床蜘蛛群落对多压力梯度响应灵敏，开发了包含7个物种指标的多指标指数，准确率达100%，而干河床甲虫指数仅22%有效，栖息地差异显著影响生物指示器敏感性。

　　在研究非常年性河流和溪流（即在某些时期缺乏地表水的生态系统）时，科学家们发现这些生态系统在全球范围内广泛存在，并且对于评估其生态状况存在许多研究空白。因此，迫切需要新的工具来考虑干涸期的河流床特征，以便更有效地评估这些间歇性和短暂性河流的生态状况。本研究探讨了陆生蜘蛛和甲虫群落在不同分类学尺度下作为生物指标对河流健康状况的作用，并通过在干涸的河流床和相邻的河岸生态系统中开发多指标指数来验证其适用性。为此，研究人员在西班牙东南部的地中海流域内，使用陷阱收集了24条非常年性河流在干涸期的样本。研究结果显示，蜘蛛和甲虫群落中都存在指示人为干扰的特征物种，但蜘蛛对干扰的敏感性高于甲虫。这两个类群在不同栖息地对人类干扰表现出不同的响应，其中干涸期的河流床群落对干扰的反应更为显著。使用干涸期蜘蛛群落构建的多指标指数在评估研究河流的生态状况方面表现最佳，其次是河岸蜘蛛指数。相比之下，基于干涸期甲虫的指数未能正确分类研究地点。这些发现支持了在非常年性河流生态系统中，特别是干涸河流床，将陆生无脊椎动物群落纳入综合生态系统监测和评估的必要性。

非常年性河流和溪流，由于存在干涸期，常被视为恶劣且生态价值较低的环境，因此在研究和管理方面长期被忽视。这种忽视导致其在法律保护方面不如常年性河流充分，同时受到多种人为压力的影响，如土地利用变化、水资源使用以及气候变化等，这些因素共同加剧了全球许多地区的水文干旱频率和强度。近年来，研究重点转向干涸期，使得人们对这些河流生态系统的认识不断加深，尤其是在生物多样性方面和基于物理化学元素的河流健康指标识别方面取得了进展。干涸的河流床似乎对流域内的生物多样性具有积极影响，支持了丰富的陆生无脊椎动物和脊椎动物群落。特别是，蜘蛛和甲虫等陆生无脊椎动物在干涸河流床的多样性和丰富度上表现突出，成为这些生态系统的重要生物组成部分。

尽管已有大量研究证明陆生无脊椎动物可以作为生物指标，用于评估生态系统健康状况，但在非常年性河流的干涸期，这种应用仍处于初步探索阶段。之前仅有一项研究通过使用陆生无脊椎动物，展示了它们在评估澳大利亚间歇性河流干涸期特定影响（如牲畜活动）方面的有效性。然而，目前尚未对这些群落在多压力梯度下的敏感性进行全面研究。多指标指数作为一种常用的生态系统生物质量评估工具，已被广泛应用于各种水生生态系统。然而，在陆生生态系统中，特别是干涸河流床，这类指数的开发仍然较少。

本研究旨在探讨蜘蛛和甲虫群落在不同分类学尺度下作为非常年性河流干涸期健康状况的生物指标，并通过在干涸河流床和河岸生态系统中构建多指标指数来验证其适用性。研究中采用了三种主要方法：一是调查蜘蛛和甲虫群落在不同分类学识别水平（科、属、种）下对多种人为压力梯度的敏感性；二是分析干涸河流床和河岸群落之间的潜在差异响应；三是基于识别出的敏感物种构建多指标指数，以证明蜘蛛和甲虫在干涸期河流健康评估中的可靠性。基于这些目标，研究假设：蜘蛛和甲虫群落对人为压力敏感；干涸河流床和河岸群落都会沿人为压力梯度作出响应；响应程度会因分类学水平的不同而有所变化，其中种级识别最为敏感；基于蜘蛛和甲虫的多指标指数能够在干涸期正确分类河流的生态状况。

研究结果显示，在24个研究站点中，干涸河流床和河岸的蜘蛛群落对多种人为压力表现出不同的敏感性。在干涸河流床中，共有17个指示物种，其中9个为种级，7个为属级，1个为科级。而在河岸环境中，共有18个指示物种，其中9个为种级，6个为属级，3个为科级。这些指示物种在不同压力等级中表现出特定的响应模式。相比之下，甲虫群落对人为压力的敏感性较低，干涸河流床中识别出8个指示物种，其中4个为属级，3个为种级，1个为科级。而在河岸环境中，仅识别出2个指示物种，均属于属级。进一步的冗余测试表明，干涸河流床蜘蛛的敏感指标从10个减少至7个，河岸蜘蛛的敏感指标从4个减少至2个，而干涸河流床甲虫的敏感指标从3个减少至2个。这说明在构建多指标指数时，需要在分类学水平上进行适当的筛选，以避免指标之间的重复。

研究还构建了三种多指标指数：干涸河流床蜘蛛指数、河岸蜘蛛指数和干涸河流床甲虫指数。这些指数的评估结果显示，干涸河流床蜘蛛指数在所有研究站点中表现最佳，正确分类了90%的中度干扰站点。河岸蜘蛛指数在分类中表现出77.8%的准确性，而干涸河流床甲虫指数的分类准确率仅为22.2%。这表明，蜘蛛在干涸期的生态评估中具有更高的适用性。此外，研究还分析了不同分类学水平对敏感性的影响，结果显示在种级识别下，指示物种的数量最多，表明种级数据在评估人为压力方面更为有效。然而，属级识别在保持高灵敏度的同时，也能够节省时间和成本，因此可能在实际应用中具有更高的可行性。

研究结果不仅提供了对非常年性河流生态系统中陆生无脊椎动物群落作为生物指标的新见解，还强调了在这些生态系统中，干涸河流床中的蜘蛛群落比甲虫群落更能准确反映生态状况。因此，未来的研究可以进一步探索如何将不同分类学水平的指标结合使用，以提高生态评估的全面性和准确性。此外，还需要在更广泛的地理区域进行更多的验证研究，以确认这些指标的普遍适用性。通过这些努力，可以更好地保护和管理这些重要的非常年性河流生态系统，确保它们在生态系统服务和生物多样性方面的持续贡献。