阿尔卑斯山区河流水文调控对地貌与大型无脊椎动物生态的协同影响：以意大利奥罗比克阿尔卑斯为例

这篇研究通过整合河流地貌学与大型无脊椎动物（macroinvertebrate）生态学方法，揭示了意大利奥罗比克阿尔卑斯山区水库调控对河流水文地貌（如沉积物粒度分布、河床移动性）及生物群落（如LIFE指数、流态响应类群）的复合影响。研究发现，受调控河段（Goglio）因水文变异性降低，沉积物输送减少，但支持了更高的分类多样性（taxa richness）和慢速-快速流适应类群的共存，而汇流下游（GS）则表现出显著的群落时间异质性（temporal beta diversity）。研究强调了跨学科方法在山区河流动态解析中的重要性。

　　

1 引言

山区河流是水文与地貌交互作用的热点区域，其动态过程受水力基础设施（如水库、引水渠）显著影响。意大利奥罗比克阿尔卑斯的Valgoglio流域为典型案例，其Goglio支流受五座水库调控，而Sanguigno支流保持自然状态。研究通过对比两条支流及汇流下游（GS）的地貌特征（如河床粒度分布、坡度）与大型无脊椎动物群落（如Chloroperlidae、Heptageniidae等科），探讨水文调控对生态系统的影响机制。

2 材料与方法

2.1 研究区域

选取Goglio（调控）与Sanguigno（自然）两条支流的五个河段（G1、G2、S1、S2、GS），涵盖海拔630-2200米梯度。Goglio上游因水库截留，流量常年低于0.05 m³/s，而Sanguigno流量受季节性融雪支配。

2.2 地貌与沉积物分析

采用Wolman网格法采集100颗卵石/砾石，测量B轴（8-256 mm），计算Folk-Ward参数（如分选系数σ、偏度Sk）。通过示踪石实验评估河床移动性，结合Schlunegger-Hinderer模型估算输沙量。

2.3 生物群落调查

使用Surber网（0.10 m²，500 μm）采集大型无脊椎动物，按LIFE指数划分流态响应类群：

• 喜流类（rheophilic，v>0.2 m/s）：如Chloroperlidae（LIFE I类）

• 喜静类（limnephilic，v≤0.2 m/s）：如Tipulidae（LIFE IV类）

3 结果

3.1 地貌差异

Goglio河段（G1、G2）沉积物粒度更大（D₅₀=55.4 mm vs. S1的36.2 mm），且含更多火山岩碎屑（Cabianca Vulcanite占53%）。Sanguigno以沉积岩为主（Verrucano Lombardo占59%）。GS河段粒度分布呈现过渡特征。

3.2 河床动态

自然河段（S1、S2）在降雨>90 mm时示踪石移动率达60%-95%，而G1无移动。模型显示水库使Goglio输沙量减少20%-25%。

3.3 生物响应

• 分类多样性：G1、G2显著高于S1、S2（p<0.05），如G1检出24科，S1仅15科。

• 功能类群：调控河段喜流类（如Odontoceridae）与喜静类（如Planariidae）共存，而自然河段以喜流类为主。

• 时间变异性：GS的群落Bray-Curtis差异度（0.39）显著高于其他河段，反映汇流区水文波动的影响。

4 讨论

4.1 地貌-水文耦合

水库削弱了Goglio的高流量事件，导致沉积物滞留（H1验证），但历史洪水遗留的大颗粒碎屑仍塑造了当前河床形态。

4.2 生态启示

调控河段的高分类多样性可能源于水文稳定性提供的生态位分化（H2验证），而汇流下游的异质性支持了“串联不连续性假说”（serial discontinuity concept）。

5 结论

研究首次在阿尔卑斯山区整合地貌与生态指标，揭示水库调控通过改变水文-沉积物-生物级联效应，重塑河流生态系统。未来需扩展多河段比较，并深化分类分辨率（如属种水平）以细化机制解析。

（注：全文数据均基于2017-2018年野外调查，统计方法包括PERMANOVA、Spearman相关等，细节见原文附表A1-A5。）