《Journal of Freshwater Ecology》:Two perspectives, one river: what macroinvertebrates and fish reveal about mountain river ecosystem
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本研究通过结合鱼类和大型底栖无脊椎动物群落作为生物质量要素(BQEs)的响应,对一条山地河流进行了综合生态评估。大型底栖无脊椎动物显示出显著高于鱼类的分类单元丰富度,累积丰富度向下游增加,而鱼类物种丰富度未表现出明显的纵向格局。毛翅目(Trichoptera)
本研究通过结合鱼类和大型底栖无脊椎动物群落作为生物质量要素(BQEs)的响应,对一条山地河流进行了综合生态评估。大型底栖无脊椎动物显示出显著高于鱼类的分类单元丰富度,累积丰富度向下游增加,而鱼类物种丰富度未表现出明显的纵向格局。毛翅目(Trichoptera)、蜉蝣目(Ephemeroptera)、鞘翅目(Coleoptera)和双翅目(Diptera)是多样性最高的大型底栖无脊椎动物类群,其中Brachycentrus subnubilis、Cheumatopsyche lepida和Serratella ignita是最丰富的分类单元。鱼类群落记录到8种典型的山地河流物种。多样性、均匀度和优势度模式突显了两种BQEs之间的差异:大型底栖无脊椎动物群落表现出高多样性和均匀分布的分类单元,而鱼类群落则表现出中等多样性和在整个河段中Alburnoides bipunctatus和Barbus balcanicus的强烈优势。值得注意的是,记录了两种巴尔干地区特有的大型底栖无脊椎动物(Dina dinarica和Gammarus balcanicus)以及几种受保护的鱼类(Cottus gobio、Sabanejewia balcanica、Barbus balcanicus、Alburnoides bipunctatus、Salmo trutta和Squalius cephalus)。两种BQEs在指示良好生态条件方面一致。鱼类和大型底栖无脊椎动物群落相应指标之间的Spearman秩相关不显著。然而,Wilcoxon符号秩检验显示了一致的但非显著的方向性差异,即大型底栖无脊椎动物具有更高的多样性和均匀度,而鱼类具有更强的优势度。尽管山地河流上游河段的鱼类群落自然物种贫乏且独立评估能力有限,但它们与大型底栖无脊椎动物的联合使用可能提供更全面和生态上有意义的评估。这些结果支持了在山地河流评估中采用多BQE方法的证据,强调了鱼类和大型底栖无脊椎动物群落提供的互补信息。
淡水生态系统是高度受威胁的生态系统,其有效保护依赖于对生态过程的理解。理化分析仅能提供瞬时水质快照,而生物指示剂能整合长期环境条件,提供更可靠的生态健康评估。然而,不同生物质量要素(BQEs,即用于评估生态状况的生物组分,如鱼类、大型底栖无脊椎动物、大型植物、硅藻和浮游植物)可能产生不一致的生态信号,反映其生物学特性、空间响应尺度和对环境压力敏感性的差异。大型底栖无脊椎动物主要反映局部栖息地条件,因其移动性有限、对环境胁迫敏感,响应时间尺度为数月至数年;鱼类则反映更长时间尺度、河段尺度的过程,如水力形态、沉积物动态和纵向连通性。研究表明,两者生态信号的一致性较弱,表明它们具有互补性。欧洲水框架指令(WFD)要求同时使用这两种BQEs进行生态状态评估。在塞尔维亚,大型底栖无脊椎动物是国家监测计划中最常用的BQE,而鱼类虽然被正式认可,但缺乏明确的生态状态等级边界。Studenica河是典型的鲑科山地河流,上游受小规模径流式水电站(ROR)和小坝影响,但下游河段的生态信息匮乏。因此,本研究旨在通过同时采样鱼类和大型底栖无脊椎动物,对Studenica河下游进行综合生态评估,比较两种BQEs是否提供一致或互补的生态信息,以支持多BQE方法在山地河流评估中的应用。研究人员在Studenica河下游10公里河段设置了5个采样点,于2025年8月同时采集大型底栖无脊椎动物和鱼类样本。通过分析群落指标、评估生态状况、比较多样性和优势度指标,并记录保护物种,得出以下结论:两种BQEs均指示良好至高的生态状态(I-II级),大型底栖无脊椎动物多样性显著高于鱼类,且累积丰富度向下游增加;鱼类群落由8种本地物种组成,其中Alburnoides bipunctatus和Barbus balcanicus占绝对优势。两者指标间的Spearman秩相关不显著,但Wilcoxon符号秩检验显示一致的方向性差异,即大型底栖无脊椎动物多样性和均匀度更高,鱼类优势度更强。该研究强调了多BQE方法在山地河流评估中的互补价值,为证明联合使用鱼类和大型底栖无脊椎动物可提供更全面的生态评估提供了证据。论文发表在《Journal of Freshwater Ecology》。
研究人员采用了以下关键技术方法:(1)大型底栖无脊椎动物采样:使用Kick and Sweep(K&S)法,以FBA型底栖手网(25×25 cm,500 μm网眼)在所有微生境类型中采集,样本合并为复合样,保存于96%乙醇中,实验室基于形态特征使用体视显微镜和检索表鉴定至最低可靠分类水平(通常为种或属)。(2)鱼类采样:使用背囊式电捕鱼器(2.5 kW)在每站点100 m河段内沿上游方向采集,覆盖两侧河岸和主河道,现场鉴定物种。(3)数据分析:计算大型底栖无脊椎动物和鱼类的多种指标,包括分类单元丰富度、累积丰富度、Shannon多样性指数、Simpson多样性指数、Pielou均匀度、McNaughton优势度指数、生态指数等,使用ASTERICS软件和Excel。比较分析采用Spearman秩相关和Wilcoxon符号秩检验,所有样本均来自Studenica河下游5个站点(站点1-5,涵盖不同栖息地类型)。
**水生大型底栖无脊椎动物群落**
- **分类单元丰富度**:通过采样和鉴定,共记录13个类群63个分类单元,昆虫纲多样性最高,毛翅目(Trichoptera,16个分类单元)、蜉蝣目(Ephemeroptera,13个)和双翅目(Diptera,10个)为最丰富类群。各站点分类单元数接近(35-44),累积丰富度呈明显下游增加趋势,与栖息地异质性和资源沿纵向梯度的增加一致。
- **丰度和优势度**:水生昆虫幼虫占群落90%以上,毛翅目、蜉蝣目和双翅目比例最高。最丰富分类单元为Brachycentrus subnubilis、Cheumatopsyche lepida和Serratella ignita。记录到两种巴尔干特有分类单元:Dina dinarica(站点2和3)和Gammarus balcanicus(站点3)。均匀度较高(均值0.80),McNaughton优势度指数低(均值0.30),表明群落结构平衡,无明显优势种。
- **多样性**:Shannon和Simpson多样性指数在所有站点均较高,站点5最高,站点4最低,与高均匀度和低优势度一致,表明群落高度多样且均衡,符合未受干扰山地河流的特征。
- **生态评估**:根据国家立法和指标值,包括Saprobic指数、BMWP评分、ASPT评分、EPT分类单元数等,所有站点水质介于I-II级,达到良好生态状态。
**鱼类群落**
- **分类单元丰富度**:每站点记录3-5种鱼类,共8种,隶属7科,累积丰富度无一致下游增加趋势,表明鱼类群落作为共享物种库,反映其高移动性导致的空间尺度差异。
- **丰度和优势度**:鱼类丰度在143-643尾/100m之间,群落由Alburnoides bipunctatus(均值48.21%)和Barbus balcanicus(均值48.34%)主导,其他物种贡献极少。均匀度较低(均值0.49),McNaughton优势度指数很高(均值0.97),显示强烈优势度,反映过渡性群落组织