城市溪流及其周边栖息地的质量是蜻蜓类动物保护的重要决定因素

城市河流中蜻蜓多样性及栖息地质量研究显示，高陆地与水体栖息地质量的结合能支持与农村相当的物种数量，且陆地质量对成虫数量影响显著。

　　

该研究聚焦于德国西南部及法国阿尔萨斯地区八座中小型城市的城市水道与农村水道的生态对比，通过系统性野外调查和数据分析，揭示了城市水道对蜻蜓目（Odonata）物种多样性的潜在承载能力及其关键影响因素。研究团队由Julia T. Gieser、Jens Schirmel和Martin H. Entling领衔，隶属于德国凯泽斯劳滕-兰道大学环境科学系，历时2024年全年开展观测。### 研究背景与科学问题

欧洲城镇化进程导致自然水道生态系统的结构破坏和功能退化，传统保护策略往往侧重单一水体修复而忽视水陆交互界面（aquatic-terrestrial interface）的系统性维护。蜻蜓目作为水生昆虫与陆地生态系统的关键纽带物种，其种群稳定性直接反映水域生态健康水平。研究团队基于欧盟《自然修复法案》框架，重点探究以下科学问题：

1. 城市水道与农村水道在蜻蜓目物种多样性上的显著差异及其驱动机制

2. 水陆界面中不同生境质量（ terrestrial habitat quality, THQ；aquatic habitat quality, AHQ）的协同作用效应

3. 成虫与幼虫阶段的生态关联性及其空间分布特征### 研究方法与数据采集

研究采用分层抽样法，在德国莱茵河谷及法国阿尔萨斯地区选取8座城市（如卡尔斯鲁厄、斯图加特等）作为研究对象，每个城市设置4段城市水道和1段农村对照水道。通过2024年5-9月连续监测，构建多维数据采集体系：

- **生境参数**：量化水道宽度（2-50米）、坡度（3-28°）、水体理化指标（溶解氧＞0.5mg/L，pH 6.3-8.5）

- **植被结构**：记录两岸植被覆盖率（20-80%）、植物多样性指数（0.8-5.5种/m2）

- **人工结构**：统计硬化地表占比（10-60%）、人工建筑密度（5-50%）

- **物种监测**：成虫采用定点追踪法（2米宽监测带，每小时1次），幼虫通过蜕皮（exuviae）采样（单次采样面积30m2，重复6次）### 关键研究发现

#### 1. 水陆界面生境质量的协同效应

研究证实高质量水陆生境组合（THQ+AHQ双高）的城市水道，其成虫物种丰富度（16种）与农村水道（18种）无显著差异（p=0.21）。其中：

- **THQ（陆域生境质量）**：植物多样性＞3.5种/m2、人工结构＜15%的区域，成虫密度提升2.3倍（95%CI:1.7-3.1）

- **AHQ（水域生境质量）**：基质类型多样性＞4种、人工硬化占比＜20%的水道，幼虫存活率提高1.8倍

- **交互作用**：双高质量水道中，蜻蜓成虫密度可达农村水道的87%（p=0.03）#### 2. 关键物种的分布特征

研究识别出7个具有生态指示意义的物种：

- **优势种**：Calopteryx splendens（成虫592只，农村占比42%）、Calopteryx virgo（成虫533只，城市占比58%）

- **特有种**：Onychogomphus forcipatus（濒危物种，仅在城市高质量水道检出）、Platycnemis pennipes（水生指示种，农村水道独有）

- **生态适应型**：Ischnura elegans（pH敏感种，偏好7.2-7.8碱性环境）#### 3. 生命阶段的空间分异

- **幼虫-成虫耦合**：成虫丰度与幼虫蜕皮量呈弱正相关（R2=0.02，p<0.001），但存在12%的物种呈现解耦分布（如Cordulegaster boltonii）

- **空间迁移特征**：78%的成虫在监测周期内完成3次以上跨区域迁移，幼虫蜕皮点与成虫活动区的空间重叠度仅41%### 创新性科学结论

1. **城市水道生态阈值**：当陆域植被覆盖＞60%、水域基质多样性＞4种时，可形成等效于农村生境的物种庇护所

2. **微气候调节机制**：高THQ区域通过树冠遮蔽（覆盖率＞75%）形成局部20-30℃的稳定微气候，促进日行性蜻蜓（如Libellula属）的种群维持

3. **人工基质利用规律**：85%的适应型蜻蜓（如Orth wa?c）在人工护岸结构（如石砌护坡）下呈现种群聚集现象### 管理启示与政策建议

1. **生境修复优先级**：建议城市水道改造遵循"30-60-90"原则（30%自然基质保留、60%生态护岸建设、90%两岸缓冲区）

2. **关键物种保护**：针对O. forcipatus等濒危物种，需建立"人工生境-自然流域"的20%间距的廊道系统

3. **监测体系优化**：提出整合遥感监测（无人机季度航拍）、AI物种识别（准确率＞92%）和幼虫行为追踪（水下摄像机监测蜕皮点）的三维监测框架### 研究局限与展望

1. **时间维度限制**：2024年观测周期覆盖欧洲夏季干旱期，需补充2025年水文丰沛期的对比研究

2. **空间异质性**：未充分量化城市内部不同功能区（居住区vs商业区）的生态梯度差异

3. **干扰因素控制**：需建立水体氮磷浓度（当前监测值：0.5-2.3 mg/L）、流速波动（±0.15 m/s）的动态控制模型该研究为《欧洲自然修复法案》提供了首个量化城市水道生态服务价值的实证案例，其揭示的"质量阈值效应"（当THQ和AHQ分别超过0.6和0.7时，物种丰富度呈现指数增长）已成为欧盟城市水道改造的黄金标准。后续研究建议结合流体力学模拟（如COMSOL Multiphysics）优化人工水道的水动力参数，同时开发基于区块链技术的城市水道生态认证系统。