多重洪水交互作用塑造河岸植物群落与多样性格局

本研究聚焦河岸生态系统，探讨了罕见大规模洪水（Typhoon Hagibis）与周期性季节性洪水的交互作用如何影响植物群落构建。通过对比台风前后土地覆盖变化及连续两年的植被调查，发现洪水干扰的叠加效应能显著提升α-和β-多样性，为理解同类型干扰交互机制提供了新视角。成果发表于《Scientific Reports》，对河岸生态恢复与管理具有重要指导意义。

　　

河岸生态系统是生物多样性的热点区域，其动态变化长期受洪水干扰主导。传统研究多关注单一洪水事件的影响，但现实中，罕见的大规模洪水（如台风引发）与周期性季节性洪水往往会产生复杂的交互作用。这种同类型但不同强度的干扰如何塑造植物群落，一直是生态学研究的空白点。2019年台风"Hagibis"袭击日本东京秋川河，为破解这一科学问题提供了天然实验场。

东京都立大学的研究团队以秋川河受台风影响的河岸带为研究对象，通过分析2019年台风前后及后续两年的航拍影像（土地覆盖分类：裸地/草地/林地），量化了干扰强度梯度。研究建立了52个300米×200米的调查单元，采用广义线性模型（GLM）比较土地覆盖变化，并基于干扰强度分级开展植被调查。结果显示：台风后第一年（2020年），植物物种数呈单峰分布，中等干扰强度区域多样性最高，符合中间干扰假说；而到第二年（2021年），高干扰强度区域在周期性洪水影响下，同时出现α多样性（物种数）和β多样性（Jaccard指数）的显著提升。这表明大规模洪水遗留的栖息地异质性，与后续周期性干扰共同创造了多尺度的生态位，促进了物种共存。

关键技术方法包括：1）基于航拍影像的土地覆盖分类（2019-2021年）；2）干扰强度分级（大规模洪水按土地损失量分高/中/低三级，周期性洪水按年际变化量分级）；3）20米线状样方植被调查（记录年/多年生植物）；4）多样性指数计算（α多样性：物种数；β多样性：Jaccard指数）；5）统计建模（GLM与Wald检验）。

研究结果
Effects of disturbances for three land categories
土地覆盖分析显示：台风导致草地面积骤减（p<0.0001），裸地增加；次年草地显著恢复（p<0.0001），但2020-2021年间周期性洪水未引发显著变化，证实台风干扰的独特性。

Classification of survey units based on large-scale disturbance
将52个单元按台风干扰分为高/中/低强度组。2020年中等干扰组物种数最多（15.65±8.29），其中一年生植物响应最显著（8.41±4.68），呈现典型单峰格局。

Effects of large- and small- scale disturbances for plant species diversity
高干扰组中，周期性洪水使2021年中等干扰亚组的物种数达22.00±5.97（p<0.0001），Jaccard指数显著降低（0.61±0.11），表明β多样性提升。这种"干扰增强效应"在其他组未见。

讨论与意义
该研究首次揭示了同类型洪水干扰的级联效应：1）大规模洪水通过重塑栖息地结构产生遗留效应；2）后续周期性干扰通过抑制演替进程，维持多尺度环境异质性；3）二者的时空耦合最终促进群落多样性。这一发现突破了传统干扰生态学框架，为河岸带管理提供了新思路——适度保留洪水干扰的自然过程，而非完全防控，可能更有利于生物多样性保护。研究也存在空间尺度（仅5公里河段）和数据维度（仅植物群落）的局限，未来可拓展至全流域和多类群研究。