大型河流生物多样性与生物指示作用研究进展：从生态动力学到环境管理的多维度解析

本期特刊聚焦全球大型河流的生物多样性与生物指示研究，通过宏底栖动物群落、水文连通性、植被-地貌相互作用等主题，揭示人类活动与气候变化对河流生态的影响，为流域管理提供科学依据。研究成果涵盖EPT群落扩散机制、浮游生物动态及鱼类洄游通道优化等关键问题。

　　

随着全球气候变化和人类活动加剧，大型河流生态系统正面临多重压力。河流调控、水质恶化和栖息地破碎化导致生物量与物种数量显著减少，亟需系统评估河流现状及修复潜力。为此，国际学术界于2011年发起“世界大型河流现状与未来国际会议”系列论坛，本期《Hydrobiologia》特刊收录2021年（线上）和2023年（维也纳）会议成果，聚焦生物多样性与生物指示研究，涵盖五大主题：生态动力学与生物多样性、水文连通性、植被与地貌过程、鱼类繁殖与迁移基础设施、环境污染。

研究采用多学科交叉方法，整合野外监测（如俄罗斯奥比河3,363公里河段的宏底栖动物群落纵向分布调查）、水文建模（如顿河下游鱼类繁殖条件模拟）、生物地球化学分析（如湄公河洪泛区微量元素生物累积检测）以及工程试验（如垂直槽刷式鱼道水力性能模拟）。样本来源包括西伯利亚奥比河、伏尔加河流域自然保护区、西班牙蒂塔尔河等典型大型河流系统。

生态动力学与生物多样性：

Yanygina与Schletterer（2023）发现奥比河底质类型（沙质、粉质、岩质）显著影响宏底栖动物物种丰富度、丰度和生物量，诺沃西比尔斯克水库作为生态屏障 disrupts群落结构。Schletterer等（2023）强调伏尔加河流域严格自然保护区对长期生态监测的关键作用。Tereshina等（2023）指出切博克萨雷水库浮游植物生产力受水温、流速和浮游动物群落调控，需加强氮控制以缓解富营养化。

水文连通性：

Yanygina等（2023）证实奥比河浮游动物丰度峰值出现于洪水消退期，洪泛区水体输入主河道驱动动态变化。Yanygina等（2024）进一步揭示洪泛区水库在洪水期作为浮游动物供应源，而浮游植物主要在主河道发育，凸显水文连通性的季节差异。

植被与地貌过程：

Peredo Arce等（2023）发现 riparian forests（河岸林）对EPT（蜉蝣目、襀翅目、毛翅目）群落扩散的促进作用在伊比利亚和中欧高地显著，阿尔卑斯地区则不显著。García de Jalon等（2024）报道蒂塔尔河植被岛屿演化始于先锋物种柳树（Salix salvifolia），水文调控促进植被侵占与河道形态改变。Becker等（2025）指出奥地利上德拉瓦河修复河段存在生物地貌临界点，植被发育导致辫状河向单一河道转化。

鱼类繁殖与迁移：

Goncharov等（2023）通过水文建模表明水库管理（非气候变化）是顿河下游植物附着性鱼类繁殖条件恶化的主因。Jahangiri等（2024）开发垂直槽刷式鱼道（VSF-B）， porous media（多孔介质）模拟显示刷块可降低流速和湍流，提升小型鱼类上溯效率。Kucukali等（2025）无线电遥测证实土耳其杰伊汉河鱼类陷阱效应——鱼道虽具高吸引力（75%）和通过率（100%），但缺乏下游引导结构导致75%个体滞留水库。

环境污染：

Souliyavong等（2025）发现湄公河洪泛区地下水砷（As）、铁（Fe）、锰（Mn）超标，土壤砷、铜（Cu）、铬（Cr）污染显著，食物链暴露带来致癌与非致癌健康风险。

本研究系统揭示了大型河流生态系统的复杂性与脆弱性，强调跨尺度因子（如底质异质性、水文连通性、植被-地貌反馈）对生物多样性的调控作用。成果为大型河流定制化生物评估方法开发、保护区网络优化、鱼道设计与污染风险管理提供了实证基础，对全球河流生态修复与可持续治理具有重要科学价值。