《Hydrobiologia》：The effects of small-scale heterogeneity on biomonitoring of desmid phytobenthos in Central European temperate mountain peatlands
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为探究小尺度异质性对泥炭地鼓藻底栖植物生物监测的影响，研究人员以中欧温带山地泥炭地为对象，对比 32 个微尺度样本与 96 个区域样本的群落结构和 NCV 指数得分。结果表明样本有空间自相关性，但 NCV 指数受影响小。该研究为泥炭地生物监测提供了重要依据。
在自然生态系统中，泥炭地就像隐藏在大地角落里的神秘宝藏，默默发挥着诸多重要作用。其中，泥炭地中的底栖植物（生活在水体底部的植物群落）组成了一个独特且多样的生态世界。鼓藻（Desmidiales）作为底栖植物中的重要类群，与泥炭地的生态稳定性紧密相连。一些鼓藻对栖息地环境变化极为敏感，是生态状况的 “天然指示器”。
然而，在对泥炭地进行生物监测时，一个棘手的问题出现了。以往常用基于鼓藻的自然保护价值（NCV）指数来评估泥炭地的生态价值，该指数依据鼓藻群落的物种组成、丰富度以及区域稀有性和生态敏感性等进行计算。但微藻底栖生物在生态环境看似均一的区域内，也常常表现出显著的小尺度变异性，即便是在同一泥炭地的小范围内，底栖植物群落的组成也可能有很大差异。这就使得人们疑惑，这种小尺度的异质性究竟会对单个样本的指示价值产生怎样的影响呢？如果影响较大，那么基于少量样本得出的 NCV 指数是否还能准确反映泥炭地的生态状况呢？为了解开这些谜团，来自查尔斯大学（Charles University）的研究人员展开了深入研究。
研究人员选择了位于捷克共和国奥雷山脉（Ore Mts）低海拔山区生态系统中的两个泥炭地地点。其中一个是位于相对原始泥炭沼泽中心的雨养池（ombrotrophic pool，O），另一个是位于云杉林区域的矿质营养泉池（minerotrophic spring pool，M）。
2024 年 7 月，研究人员在每个地点以 1 - 3 米的间隔采集了 16 个样本，确保样本覆盖了每个地点的各个部分。对于每个样本，在 25×25 平方厘米的范围内，用 50 毫升塑料注射器从最上层 0.5 厘米的沉积层采集表生藻类（epipelon），重复 6 次以获取该层所有可采集的表生藻类；同时，挤压每个样方内所有可获取的沉水大型植物和苔藓，收集附生藻类（metaphytic assemblages）。样本采集后，用 96% 乙醇 + 4% 聚维酮碘（PVP - I）固定，使其最终固定剂浓度为 8% 。此外，研究人员还获取了来自周边区域 50 个雨养池和 46 个矿质营养池及池塘的鼓藻物种结构和 NCV 得分数据作为对照。
在样本处理过程中，研究人员测量了水样的 pH 值和电导率，随后在显微镜下对样本进行观察，用半定量的方法估计每个样本中各个物种的丰度。接下来，研究人员运用多种数据分析方法，如二维非度量多维尺度分析（2 - D non - metric multidimensional scaling，NMDS）来可视化样本群落结构的多元模式；通过 Mantel 检验和 Procrustes 叠加分析来测试样本的空间自相关性；利用 Bootstrap 估计来评估微尺度样本和区域尺度样本的多元离散度差异以及 NCV 水平的方差差异；并根据已发表的指示值计算每个样本的 NCV 指数。
研究结果显示，在两个详细研究的地点共发现了 53 种鼓藻。雨养池的样本呈强酸性，pH 值在 3.8 - 4.1 之间，矿质营养池的 pH 值则在 5.3 - 5.8 之间，电导率也明显区分了这两种栖息地类型。通过 NMDS 分析发现，两个研究地点的微尺度样本在区域排序空间中位置相近且聚集在一起，多元离散度分析表明这些样本的该参数值显著低于区域数据集的随机子集，说明微尺度样本间的相似性较高。
在鼓藻物种方面，雨养池样本中常含有一些对确定 NCV 指数具有高指示价值的物种，如 Cosmarium sphagnicola West & G.S. West 在所有 16 个样本中占主导地位；矿质营养池样本也多次出现具有高指示参数的物种，如 Staurastrum forficulatum P.Lundell 和 S. minimum Coesel 在所有样本中均存在。
计算得到的 NCV 指数显示，雨养池样本的 NCV 指数得分在 6.0 - 6.6 之间，矿质营养池样本在 6.4 - 7.8 之间，这些值均处于各自栖息地类型区域 NCV 得分范围的上限。Bootstrap 检验进一步证实了这些值的相对稳定性，两个地点样本的 NCV 得分方差均显著低于区域数据集的随机子集。
空间自相关性分析发现，两个研究地点的样本均存在正的空间自相关性。雨养池样本中，空间距离较近的样本物种组成更为相似；矿质营养池样本同样如此，且不同区域的样本呈现出不同的优势物种。
综合来看，研究结论表明基于鼓藻的 NCV 指数在评估泥炭地生态价值时，对单个同质地点内鼓藻群落结构的小尺度变异具有较强的抗性。尽管鼓藻群落在米级尺度上存在空间自相关性，但与区域 β 多样性相比，这种变异相对有限。这意味着在更全面的调查中，每个研究地点仅需采集一个或几个样本，就有可能确定其生态价值。
从更宏观的角度看，这项研究意义重大。在全球气候变化的大背景下，温带泥炭地面临着诸多挑战，如夏季干旱频率增加，这可能导致泥炭地生态价值下降。通过生物监测识别出特别有价值的地点，对于泥炭地生态系统的有效保护至关重要。而该研究证明了基于鼓藻的 NCV 指数是一种合适、可靠且稳健的工具，能够满足这一需求。
研究中主要使用的关键技术方法包括：样本采集与固定，在特定区域按一定间隔采集样本并固定；显微镜观察，在显微镜下对样本进行观察和物种丰度估计；数据分析，运用 NMDS、Mantel 检验、Procrustes 叠加分析和 Bootstrap 估计等方法对数据进行处理和分析 。
