秦皇岛市优势底栖大型无脊椎动物空间生态位分异特征及关键驱动因子解析

本研究针对气候变化和人类活动对水生态环境的威胁，通过优势度模型筛选出Unio douglasiae等13个优势类群，运用Levins生态位模型和Pianka重叠模型量化其沿水质梯度的生态位特征，结合典型相关分析(CCA)和偏最小二乘回归(PLSR)揭示CODCr、BOD和水温(WT)是驱动生态位空间分异的关键因子，为滨海城市底栖生物保护提供了科学依据。

　　

在全球气候变化和人类活动加剧的背景下，水生态环境正面临前所未有的挑战。作为水生生态系统的重要指示生物，底栖大型无脊椎动物通过分解有机物、净化水质和维持营养循环等生态功能，扮演着"水下清道夫"的关键角色。然而，在秦皇岛这样的滨海城市，咸淡水交汇的复杂生境和密集的人类活动使得底栖生物群落面临严峻考验。以往研究多聚焦于河流或湖泊系统，对河口过渡带生态位分异机制的认识仍存在明显空白。

华北水利水电大学等单位的研究人员针对这一科学问题，在2023年对秦皇岛7条入海河流的14个采样点展开系统调查。通过优势度模型筛选出13个优势类群，包括生态优势度最高的Unio douglasiae（生物量达350.98 g/m²）和Orthetrum coerulescens。研究团队创新性地将Levins生态位宽度模型与Pianka重叠模型相结合，量化了这些类群沿18项水质指标的生态位特征，并采用典型相关分析(CCA)和偏最小二乘回归(PLSR)等多元统计方法，揭示了驱动生态位空间分异的关键环境因子。相关成果发表在《Scientific Reports》上，为滨海生态系统管理提供了重要理论支撑。

关键技术方法包括：(1)基于国家标准的底栖生物采样与形态学鉴定；(2)整合密度和生物量的优势度模型筛选优势类群；(3)Levins和Pianka模型计算沿水质梯度的生态位参数；(4)典型相关分析(CCA)解析环境因子与生物指标的关联；(5)偏最小二乘回归(PLSR)识别关键驱动因子。

优势类群鉴定
研究共鉴定出4门40个分类单元，通过优势度模型和曲率法确定13个优势类群。其中软体动物门表现出显著的生物量优势，Unio douglasiae单独贡献了总生物量的54%。节肢动物中Orthetrum coerulescens虽生物量较低(7.82 g/m²)，但作为顶级捕食者具有重要的生态调控功能。

水质物理指标的生态位特征
沿电导率(Cond)梯度所有优势类群的平均生态位宽度最大(2.51)，而pH梯度最小(1.54)。Chironomus sp.表现出最广的生态位(平均2.34)，而Unio douglasiae和Orthetrum coerulescens最窄(1.00)。浊度(Turb)梯度引发的资源同质化使Ephemera和Aedes albopictus的生态位重叠高达5.99。

水质化学指标的生态位分异
生化需氧量(BOD)梯度下生态位宽度最大(平均2.02)，Aedes albopictus达3.26；六价铬(Cr⁶⁺)梯度则压缩至1.01。溶解氧(DO)差异使Ephemera和Monopylephorus sp.的生态位重叠仅1.26，展现出明显的资源分配策略。

空间分异规律
北部山区优势类群对物理指标适应性强(生态位宽度1.97)，但对化学指标敏感；南部沿海区则相反。COD_Cr与生态位宽度的相关性最高(0.95)，而COD_Cr和WT(1.05)是驱动重叠空间分异的主要因子。

该研究首次系统揭示了秦皇岛底栖群落的生态位分异机制：高浓度COD_Cr和BOD通过改变食物链结构影响生态位宽度，而WT直接调控生理生态过程。研究建议通过控制有机污染、恢复水文连通性等措施维持生境异质性，这对全球面临城市化与气候变化双重压力的滨海生态系统具有重要借鉴意义。特别值得注意的是，Unio douglasiae作为生态工程师的绝对优势可能暗示系统脆弱性，未来需关注其种群动态对生态系统稳定性的长期影响。在方法论层面，将传统形态鉴定与多维度生态位模型相结合的研究框架，为类似区域的生物多样性保护提供了可复制的技术路径。