挪威南部冰川退缩区土壤线虫(Nematoda)与双翅目幼虫(Chironomidae、Sciaridae、Brachycera)的演替规律研究

【字体: 时间:2025年07月29日 来源:Bioremediation Journal 1.9

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  这篇研究揭示了挪威Hardangerj?kulen冰川退缩区土壤动物群落的演替动态,重点解析了线虫(Nematoda)和双翅目幼虫(Chironomidae、Sciaridae、Brachycera)在4年至10,000年不同土壤年龄梯度下的 colonization(定殖)模式。研究发现:1)线虫在4年新生土壤中即出现6个分类单元,随土壤成熟增至14个,其中细菌捕食者Rhabditis s.l.和真菌捕食者Tylenchus s.l.占主导;2)双翅目幼虫中,Chironomidae和Sciaridae在50年内年轻土壤中丰度最高,Brachycera则稀疏分布;3)Chironomidae属级演替显著,Bryophaenocladius为先锋类群,Smittia贯穿全梯度。该研究为冰川退缩区土壤生态系统的初级演替机制提供了关键案例。

  

ABSTRACT
研究通过标准化采样(雪床生境+北极柳Salix herbacea植被),系统分析了挪威Hardangerj?kulen冰川退缩带32-227年及万年土壤中双翅目幼虫与线虫的演替规律。双翅目幼虫(20个样地)以Chironomidae和Sciaridae为主,Brachycera稀少;Chironomidae幼虫鉴定出Bryophaenocladius、Pseudosmittia等5属,其中Bryophaenocladius nitidicollis仅见于36年新生土壤。线虫(7个年龄梯度)分类单元从4年土的6个增至204年土的14个,细菌捕食者Rhabditis s.l.和真菌捕食者Tylenchus s.l.为优势类群,植物寄生型Paratylenchus在39年土达到峰值,捕食者(Mononchidae、Tripyla)在78-119年土显著增多。

Introduction
冰川退缩形成的原始裸地为研究土壤动物初级演替提供了天然实验室。尽管鞘翅目、蜘蛛等大型无脊椎动物研究较多,但土壤线虫和双翅目幼虫的定殖规律仍知之甚少。奥地利Rotmoos冰川和斯瓦尔巴特群岛的零星研究表明,这些类群可能属于先锋 fauna(动物区系),但缺乏定量数据支撑。本研究以挪威中南部高山冰川退缩带为对象,首次系统揭示这两类土壤动物的演替轨迹。

Material and methods
研究区位于Hardangerj?kulen冰川前沿(60°34′N, 7°28′E),海拔1,200-1,400米。按土壤年龄(32-227年)和植被特征划分4个区域:A区(32-48年,先锋植被)、B区(52-66年,不连续植被)、C区(72-227年,密闭植被)及D区(万年土壤)。双翅目幼虫采用干式高梯度提取法(Macfadyen 1961),线虫通过Seinhorst淘选法(Seinhorst 1988)分离,在体视镜(Leica Wild M10)和复合显微镜(Leitz DMRB 100-250×)下鉴定。

Results
Diptera larvae

  • Brachycera:零星分布于34-198年土,万年土中缺失。
  • Sciaridae:先锋区(A区)密度最高(2.11 ind./core),50年后锐减。
  • Chironomidae:36年土中Bryophaenocladius占优(含B. nitidicollis),153年土出现Pseudosmittia,万年土特有Parasmittia,而Smittia贯穿全梯度。Spearman检验显示仅Sciaridae丰度与pH弱相关(rho=0.42)。

Nematodes

  • 4年土:植被斑块含6个分类单元,细菌捕食者Prismatolaimus与真菌捕食者Aphelenchoides共存。
  • 37年土:北极柳覆盖区线虫密度(800 ind./100g)显著高于裸地(76 ind./100g),新增 omnivores(Dorylaiminae)和捕食者(Mononchidae)。
  • 39-204年土:细菌捕食者Rhabditis s.l.在204年土达756 ind./100g;真菌捕食者Tylenchus s.l.在78年土占优;植物寄生型Paratylenchus在39年土出现峰值(306 ind./100g);捕食者(Mononchidae+Tripyla)在78-119年土占比29%。回归分析显示119年土中捕食者与细菌捕食者呈显著负相关(p=0.037)。

Discussion
双翅目幼虫的早期高峰(如Bryophaenocladius)可能与苔藓 pioneer habitats(先锋生境)相关,其耐旱特性(丝管构建+ cryptobiosis隐生)适应严苛环境。线虫的快速定殖(4年土6分类单元)可能依赖冰川释放的 ancient carbon(古老碳源)和微生物 biofilm(生物膜)。与南极、奥地利高山土壤的对比显示,本研究记录的Rhabditis、Tylenchus等属具有广布性,但Panagrolaimus等常见类群的缺失暗示 niche specificity(生态位特异性)。捕食者-猎物的动态平衡(78-119年土)可能是演替中期群落重构的关键驱动力。

创新与局限
研究首次量化了北极柳植被下土壤动物的长期演替,但样本量较小(如线虫n=5)可能影响统计效力。未来需结合分子技术(如环境DNA)解析未鉴定类群的功能角色。

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