季节性水文波动下大型无脊椎动物群落的稳定性：气候变化对东部森林临时池塘的生物多样性影响

本研究针对气候变化加剧临时湿地水文波动的问题，系统评估了干燥干扰对东部森林vernal pond（临时池塘）中macroinvertebrate（大型无脊椎动物）群落的影响。通过比较干燥前后的alpha diversity（α多样性）和temporal beta diversity（时间β多样性），研究发现群落结构在物种丰富度和Shannon指数上保持稳定，但存在物种流失趋势（77% vs. 23%增益）。该研究强调了临时湿地生态系统的恢复力，为气候变化背景下的湿地保护策略提供了科学依据。

　　

在美国东部的森林生态系统中，散布着一种独特的季节性湿地——vernal pond（临时池塘）。这些池塘在春季融雪或降雨后充水，而在夏季高温下逐渐干涸，形成周期性的水文变化。尽管存在时间短暂，它们却承担着重要的生态功能：为两栖动物提供繁殖场所、支持无脊椎动物群落、促进养分循环，并调节局部水文。然而，全球气候变化正导致温度升高和降水模式改变，可能加剧临时池塘的干涸频率和持续时间，进而威胁这些敏感生态系统的生物多样性。

尽管以往研究认为干燥事件会显著改变水生生物群落结构，但许多大型无脊椎动物可能已进化出适应策略，如滞育、迁移或利用沉积物避难所。为探究干燥干扰的实际影响，由Mason S. Ward、Alice M. Belskis、Sara L. Hermann和Jon N. Sweetman组成的研究团队在《Wetlands Ecology and Management》上发表了一项研究，评估了临时池塘干燥前后大型无脊椎动物群落的多样性变化。

研究人员于2023年对美国宾夕法尼亚州中部五个临时池塘进行了每周监测，采集干燥前和再充水后的宏无脊椎动物样本。通过使用500μm D形网进行定时采样，覆盖了多种微生境（如水柱、底质和植被区）。样本经乙醇固定后鉴定至属或科级水平。数据分析包括alpha多样性（物种丰富度和Shannon指数）和temporal beta diversity（时间β多样性），后者通过Jaccard相异指数分解为turnover（物种更替）和nestedness（嵌套性）成分，并使用非参数统计检验比较干燥前后的变化。

研究结果显示，alpha多样性在干燥前后无显著变化（物种丰富度p=0.1425；Shannon指数p=0.2101），表明群落整体具有恢复力。然而，beta多样性分析揭示了一个趋势：物种流失（平均贡献77%）高于物种增益（23%），其中摇蚊科（Chironomidae）、毛翅目（Limnephilus sp.）和蜻蜓目（Aeshna sp.）等类群减少，而寡毛纲（Oligochaeta）等沉积物栖息类群和具较强扩散能力的甲虫（Dytiscidae）和水黾（Gerridae）则快速重建。尽管一个池塘显示出显著组成变化（p<0.05），但整体上turnover和nestedness模式在时间和空间尺度均保持稳定，表明干燥未引起群落结构的根本改变。

这些发现与先前研究形成对比，后者常报告干燥导致群落显著更替。本研究将其归因于临时池塘生物的适应策略（如生命史特化和避难所利用）以及潜在的区域扩散效应（池塘间距0.7–27 km）。作者强调，尽管干燥是 predictable disturbance（可预测干扰），它仍通过筛选适应性性状塑造群落组装。研究也指出样本量较小和短期监测的限制，建议未来开展长期研究，结合干燥强度和气候变量评估。

该研究突出了临时池塘生态系统在气候变化下的恢复潜力，为保护这些栖息地提供了生态学依据。通过整合多样性度量与时空分析，它不仅深化了对水文扰动效应的理解，也支持了基于恢复力的保护策略制定。