地中海农田池塘作为不同池塘景观中植物多样性的独特栖息地

【字体: 时间:2025年05月15日 来源:Hydrobiologia 2.2

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  本文针对地中海地区农田池塘受农业用地影响、生物多样性脆弱的问题,研究不同池塘景观(pondscapes)和空间尺度下的植物多样性模式。通过调查 45 个池塘,发现农业用地比例影响物种丰富度与组成,池塘特定特征作用更显著,为保护提供依据。

  
湿地作为地球上最脆弱的生态系统之一,正面临着前所未有的挑战。在地中海地区,农田池塘虽承载着独特的生物多样性,却深受周边农业土地利用的强烈影响。随着农业集约化程度的提高,这些池塘的植物群落结构逐渐改变,湿地指示物种减少,适应人为干扰的物种占据主导,生物多样性保护形势严峻。在此背景下,探究不同池塘景观(即景观中相互连接的池塘网络)和空间尺度(从局部池塘尺度到景观尺度)下植物多样性的分布规律,对于制定科学合理的保护策略至关重要。

意大利锡耶纳大学(University of Siena)等机构的研究人员开展了相关研究,旨在揭示不同农业用地范围(ALE)的池塘景观中农田池塘植物多样性的格局,并明确局部到景观尺度对植物多样性保护的重要性。研究成果发表在《Hydrobiologia》上,为地中海农田池塘的生物多样性保护提供了重要的理论支撑。

研究人员选取了意大利托斯卡纳地区三个半径 10 公里的圆形研究区域作为池塘景观,根据农业用地比例划分为低、中、高农业用地范围(ALE)类型。通过地理信息系统(QGIS)结合 Corine 土地覆盖地图确定池塘位置,随机选取 45 个池塘(每个景观 15 个),在 2023 年 6-8 月进行植物群落调查。每个池塘沿周边随机设置 3 个样点,每个样点包括 1 个水中样方(4 m2)和 1 个陆地样方(距岸边 1 m,4 m2),共记录 270 个样方的维管植物和轮藻门藻类种类及覆盖度。同时,测定地形粗糙度指数(TRI)、池塘面积、岸坡坡度等环境变量。采用置换方差分析(PERMANOVA)检验物种丰富度和组成差异,运用指示物种分析(INSPAN)和非度量多维标度排序(NMDS)揭示不同景观的物种特征和群落结构差异。

研究结果


  1. 物种丰富度与组成差异
    PERMANOVA 结果显示,池塘景观(Pondscape)、池塘(Pond)和样方位置(Plot position)均显著影响物种丰富度和组成。高农业用地范围的池塘景观中,水生植物物种丰富度较低,以适应人为干扰的 synanthropic species(SYN)为主,如卷茎天仙子、野莴苣等;而低农业用地范围的池塘景观则拥有更丰富的水生生物多样性,尤其是沼生植物(helophytes),如芦苇、香蒲等湿地指示物种(WIS)。

  2. 空间尺度的影响
    通过计算各因素解释的变异百分比发现,样方位置(水 - 陆梯度)和池塘尺度因素(如池塘形态、管理措施)对植物多样性的影响远大于景观尺度因素(池塘景观)。例如,池塘面积和岸坡坡度与物种组成密切相关,缓坡池塘更利于沼生植物生长,而陡坡池塘则限制其分布。

  3. 指示物种特征
    指示物种分析表明,高农业用地景观的水中样方以富营养化指示物种如小眼子菜、球形轮藻为主;低农业用地景观的水中样方则出现稀有物种如细丽藻、水毛茛属植物,这些物种对水质和环境干扰敏感,是健康湿地的标志。


研究结论与意义


研究证实,农业用地范围的扩大导致池塘植物多样性下降,synanthropic species 入侵加剧,而低农业用地景观的池塘凭借更自然的环境维持了更高的生物多样性。尽管景观背景对物种组成有一定影响,但池塘自身的特征(如岸坡、水文动态)在塑造植物群落中起决定性作用。这一发现强调,在保护策略中,除了关注整个池塘景观的完整性外,更需重视单个池塘的微生境保护,例如维持缓坡岸线、减少农业污染等。地中海农田池塘作为生物多样性 “热点”,其保护对于维持区域生态平衡和应对全球湿地退化具有重要意义。研究结果为制定针对性的保护措施提供了科学依据,呼吁在农业景观中保留和恢复具有自然特征的池塘,以守护这些脆弱而独特的生态系统。

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