实验性中宇宙系统中早期定殖的动态：主动与被动扩散模式的作用

本研究针对短暂性湿地生态系统中群落构建机制不明的问题，通过设置含/不含大型枝角类Daphnia magna（D. magna）及耕地土壤的雨水培养系统，揭示了土壤添加通过提升电导率和总氮促进轮虫优先定殖，而D. magna仅能在土壤处理组建立种群并重塑群落结构的规律，为湿地恢复中生物因子的调控提供理论依据。

　　

在农业集约化管理的景观中，短暂性湿地（ephemeral wetlands）作为依赖降雨和季节变化的特殊水体，承载着大量适应周期性干涸的特有物种。然而，这类湿地的生态过程高度动态且难以预测，尤其是早期定殖阶段中生物扩散与资源供给的交互机制尚不明确。已有研究表明，轮虫（rotifers）和枝角类（如Daphnia magna）常作为先锋物种，但其定殖优先级是否受扩散模式（主动/被动）及环境因子调控仍存争议。更关键的是，作为"生态系统工程师"的大型滤食性浮游动物D. magna如何通过下行效应（top-down effect）塑造初期群落，这一科学问题对理解湿地生态系统的自组织过程至关重要。

为解决上述问题，来自捷克南摩拉维亚地区的研究团队设计了一项中宇宙（mesocosm）控制实验。通过设置雨水（RW）、雨水+D. magna（RW+）、耕地土壤（AS）、耕地土壤+D. magna（AS+）四种处理，监测42天内无脊椎动物的定殖动态。研究团队采用标准化采样（两次时间点）测量理化参数（电导率、溶解氧、总氮），并通过形态学鉴定统计轮虫、摇蚊（chironomids）等类群的丰度变化。

环境参数
耕地土壤的添加显著改变了系统的基础条件：AS和AS+处理的电导率（108-120 μS/cm）和总氮浓度均高于纯雨水处理，而溶解氧在第二采样期降低。这种变化与土壤中营养盐的释放直接相关，为后续生物定殖提供了化学基础。

定殖过程
轮虫（如Cephalodella sp.）在首周即占据优势，AS处理中丰度高达1725 ind/L，验证了土壤卵库（egg bank）对被动扩散类群的促进作用。值得注意的是，D. magna仅在含土壤的AS+处理中建立稳定种群（峰值密度90.8 ind/L），而在RW+处理中全部死亡，表明其存活依赖土壤衍生的资源补充。摇蚊表现出最高的分类多样性（12个分类单元），其丰度随时间递增，且AS+处理中Acricotopus lucens等物种形成独特组合。

讨论与意义
该研究首次在控制条件下证实：短暂性湿地的早期群落构建受资源供给（土壤卵库）与关键种（D. magna）的协同调控。土壤添加通过提升电导率和氮含量，优先促进轮虫等被动扩散者的定殖；而D. magna的"工程师效应"仅在资源充足时显现，通过滤食压力（如抑制浮游生物）间接塑造摇蚊群落结构。这一发现为湿地恢复实践提供了重要启示——在人工构建的短暂性水体中，引入本地土壤基质可加速生态进程，而关键种的投放需严格评估资源匹配性。论文发表于《Limnologica》，为水生生态系统的组装规则研究提供了新颖的实验范式。