半干旱流域多环境胁迫对河流浮游植物 β 多样性多维度影响研究

为探究半干旱流域多环境胁迫对河流浮游植物 β 多样性多维度影响，研究人员以黄河流域中游 33 条河流为对象，分析 taxonomic（Tβ）、functional（Fβ）、phylogenetic（Pβ）β 多样性响应。发现 Tβ、Pβ 以 turnover 为主，Fβ 以 nestedness 为主，季节影响生态过程，为水生态管理提供依据。

　　

在全球生态系统面临严峻挑战的背景下，河流生态系统因其敏感性和重要性成为关注焦点。相较于湿润地区，半干旱地区河流生态系统更为脆弱，受自然变异和人类活动的双重压力显著。然而，目前关于多环境胁迫对半干旱流域河流浮游植物 β 多样性多维度（分类、功能、系统发育）的影响机制尚不明确。浮游植物作为水生生态系统的初级生产者，其多样性变化直接影响生态系统的结构与功能稳定性，因此揭示其 β 多样性的驱动机制对水生态保护至关重要。

为填补这一研究空白，中国研究人员针对黄河流域中游地区展开研究。该区域横跨黄土高原、关中平原和秦岭山区三个地貌单元，自然条件差异显著，人类活动强度梯度分明，是研究多环境胁迫对浮游植物多样性影响的理想区域。研究团队旨在回答以下问题：浮游植物多维度 β 多样性的组成如何？不同区域的驱动机制有何差异？季节变化是否影响这些机制？相关研究成果发表在《Environmental Research》。

研究采用的主要技术方法包括：在 2022 年秋季和 2023 年春季，对 33 条河流进行野外调查，采集浮游植物样本；通过分类鉴定确定物种组成，共识别出 7 门 127 属 367 种浮游植物，其中硅藻门（Bacillariophyta）和绿藻门（Chlorophyta）为优势类群；运用多元统计分析（如变异分解、距离矩阵回归）区分环境过滤、扩散限制等生态过程对 β 多样性的贡献；通过 β 多样性分解，分离出周转组分（turnover，物种替换）和嵌套组分（nestedness，物种丢失）。

时空分布特征

调查发现，浮游植物丰富度和密度呈现春季高于秋季的季节差异，空间上从秦岭山区向关中平原、黄土高原递增。优势类群在不同季节和区域保持稳定，硅藻门占比 40%，绿藻门占 30%。

β 多样性组成

分类 β 多样性（Tβ，79.8%）和系统发育 β 多样性（Pβ，62.8%）主要由周转组分驱动，表明物种替换是群落差异的主要原因；而功能 β 多样性（Fβ，72.6%）以嵌套组分主导，反映出物种丢失导致的群落嵌套结构。空间上，Fβ 呈现从南到北递减的趋势，暗示人类活动强度较高的北部地区功能多样性受损更显著。

驱动机制的季节差异

秋季，扩散限制是影响 β 多样性的主要生态过程，可能与该季节水文条件改变导致的物种传播受阻有关；春季，环境过滤（如水质、土地利用）起主导作用，反映出季节性环境变化（如温度、降水）和人类活动（如农业灌溉、工业污染）对群落组成的筛选效应。

讨论与意义

研究首次在大尺度半干旱流域揭示了浮游植物多维度 β 多样性的驱动机制，发现周转和嵌套过程在不同维度的差异化作用，以及季节和空间尺度对生态过程的调控。结果表明，半干旱河流浮游植物群落对环境胁迫的响应具有维度特异性，功能多样性对人类活动更为敏感，可作为生态健康监测的重要指标。此外，季节变化导致扩散限制与环境过滤的相对重要性转换，提示水生态管理需考虑时空动态。该研究为黄河流域水生生物多样性保护提供了科学依据，强调在人类活动密集区域加强污染源控制，同时关注不同季节的生态过程差异，以制定更具针对性的保护策略。研究成果不仅丰富了半干旱区河流生态学理论，也为全球类似干旱 - 半干旱流域的水生态管理提供了参考范式。