《Ecology and Evolution》：Species Extirpation and Colonization Reveal Mixed Homogenization and Differentiation Across Terrestrial Taxa After One of the World's Largest Tailings Dam Failures
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2015年，Fund?o尾矿坝溃坝事件将约4500万立方米的液化尾矿释放到巴西Doce河盆地，污染了约670公里至大西洋的水道。然而，该事件对陆地生物多样性的影响仍知之甚少，尤其是在多个陆地类群和时间尺度上。研究人员评估了直接和间接暴露于尾矿对植物、脊椎动物（
2015年，Fund?o尾矿坝溃坝事件将约4500万立方米的液化尾矿释放到巴西Doce河盆地，污染了约670公里至大西洋的水道。然而，该事件对陆地生物多样性的影响仍知之甚少，尤其是在多个陆地类群和时间尺度上。研究人员评估了直接和间接暴露于尾矿对植物、脊椎动物（两栖类（Anurans）和鸟类（Birds））以及无脊椎动物（蚂蚁（Ants）、蜜蜂（Bees）、甲虫（Beetles）和蝴蝶（Butterflies））在2022年至2025年4年监测期内的丰度和多样性的影响。作为参考位点，研究人员选择了未受尾矿影响但距离受影响的位点足够近以使生物体能够在它们之间移动的区域。研究人员量化了对个体数量和物种数量的影响，并将时空β多样性（β-diversity）分解为定殖（Colonization）和灭绝（Extirpation）组分，以评估对生物同质化（Homogenization）和分化（Differentiation）的后果。直接受影响的位点表现出比间接影响和参考位点更强的丰度和未标准化丰富度的下降，但响应在不同类群间存在差异，并且取决于变化是使用发生（物种身份）还是丰度（优势度）进行评估。总体而言，尾矿效应通过两个非排他性途径运作：类群特异性的种群大小变化和由改变灭绝和定殖驱动的群落组成变化。在各组中，受影响的景观可以同时通过位点特异性损失表现出分化，并通过优势度变化表现出同质化。这些结果表明，尾矿可以沿着多个维度重构生物多样性，强调了在评估多样化生态系统中的影响和恢复时，需要评估丰度、组成和周转过程。
**论文解读：Fund?o尾矿坝溃坝对陆地生物多样性的影响——基于多类群时空动态的整合分析**
**研究背景与问题**
尾矿坝溃坝是采矿业最严重的环境灾难之一，其释放的液化尾矿可沿河流系统长距离扩散，对生态系统造成毁灭性打击。2015年巴西Fund?o铁矿石尾矿坝溃坝事件释放了约4500万立方米尾矿，污染Doce河盆地约670公里水道至大西洋，破坏470公顷大西洋森林和1500公顷自然保护区，成为全球最严重的采矿灾难之一。尽管已有研究关注尾矿对水生生物的影响，但对陆地生物多样性的后果仍缺乏系统认识，尤其缺乏多类群、跨时间尺度的综合评估。现有研究存在矛盾：部分昆虫群落未受显著影响，而鱼类和微生物群落则剧烈变化，这凸显了仅依赖单一类群指标的局限性。此外，尾矿影响可能持续数十年，但长期监测数据稀缺，且缺乏位点特异性的时间分辨率信息。因此，研究人员旨在填补这一空白，系统评估Fund?o溃坝后陆地植物、脊椎动物（两栖类、鸟类）和无脊椎动物（蚂蚁、蜜蜂、甲虫、蝴蝶）的响应模式，探究尾矿如何通过直接影响种群规模和群落组成（灭绝与定殖）来改变生物多样性，以及这些变化是否导致同质化或分化。
**研究方法**
研究人员在Doce河盆地沿尾矿扩散路径（约660公里）设置了2026个采样点（2022-2025年），依据距尾矿水平距离和相对坡度将位点分为三类：直接受尾矿覆盖或淹没的dMUD位点、间接潜在影响的iMUD位点（距尾矿平均728米但未直接覆盖）、以及未受影响的参考REF位点（平均距离1769米）。主要技术方法包括：（1）使用广义线性混合模型（GLMM）评估影响水平和采样周期对丰度和物种丰富度的影响，并采用丰度标准化丰富度（以log(丰度)为偏移量）分离群落结构变化与丰度变化；（2）采用Hill数（q=0和q=2）评估稀有物种与优势物种驱动的多样性差异；（3）利用Tatsumi等（2021, 2022）的加性分解框架，将时空β多样性（β-diversity）变化分解为基于发生（Jaccard相似性）的灭绝和定殖组分，以及基于丰度（Bray–Curtis相似性）的个体损失和增益组分，明确各组分对同质化或分化的贡献。
**研究结果**
**3.1 尾矿影响和采样周期对α多样性的效应**
直接受尾矿影响的位点（dMUD）在蚂蚁、蜜蜂、甲虫和植物的丰度和未标准化丰富度上显著低于REF和iMUD位点，且该差异在时间上保持一致。然而，当丰度标准化后，dMUD位点的植物、蚂蚁、蜜蜂和甲虫的丰度标准化丰富度反而更高，表明这些群落更均匀（优势度降低）。相反，鸟类在dMUD位点的丰度标准化丰富度更低，显示少数优势种（如Saltator similis、Elaenia flavogaster、Zonotrichia capensis）过度增殖导致不均匀化。两栖类和蝴蝶的丰度标准化丰富度在组间无显著差异。这些结果揭示尾矿通过两种途径影响α多样性：直接降低种群规模，同时通过改变优势度结构重组群落，使未标准化丰富度与标准化丰富度呈现相反趋势。
**3.2 尾矿通过定殖和灭绝对β多样性同质化与分化的效应**
基于发生的β多样性分解显示：（1）灭绝在dMUD位点增加，并促进植物、鸟类、蚂蚁和甲虫的分化（即不同位点丧失不同物种），而两栖类和蜜蜂的灭绝未增加。（2）定殖在REF位点更活跃，但效应因类群而异：蝴蝶定殖导致同质化（新物种广泛共享），而蚂蚁、鸟类和甲虫的定殖导致分化（新物种位点特异性）。蜜蜂定殖在dMUD位点更高且导致强烈同质化，表明少数耐污蜂种在受影响区域广泛定殖。
基于丰度的β多样性分解显示：（1）个体损失在dMUD位点更显著，且导致蚂蚁、蜜蜂、鸟类和植物的分化（种群下降位点特异性），而两栖类、甲虫和蝴蝶的损失效应不显著。（2）个体增益方面：蚂蚁增益集中在REF位点；鸟类增益在dMUD位点导致同质化（少数优势种增殖）；植物增益在dMUD位点导致分化（不同物种在不同位点增长）。这些结果表明，同一景观可以在物种身份层面展示分化（通过位点特异性灭绝和定殖），同时在丰度层面展示同质化（通过优势种增殖），且平衡取决于类群和评估维度。
**讨论与结论**
研究发现，尾矿对陆地生物多样性的影响是多维的，且不能简化为单一指标。直接受影响的位点普遍经历丰度下降，但标准化丰富度变化方向因类群而异：植物和多数无脊椎动物因优势种丧失而更均匀，而鸟类因耐污种增殖而更不均匀。这种“赢家-输家”框架表明，尾矿既造成敏感物种的局部灭绝，也促进耐污物种的增殖，从而同时驱动同质化和分化。此外，灭绝往往导致分化（不同位点丧失不同物种），而定殖则可能同质化（如蜜蜂）或分化（如蚂蚁）。两栖类响应较弱，可能与区域长期采矿历史和疾病导致的预筛选有关。这些结果强调，评估尾矿灾难的影响和恢复必须同时考虑丰度、物种身份和优势度三个维度，并采用多类群框架。
研究结论部分（原文5. Conclusions and Future Directions）翻译如下：跨类群而言，最一致的模式是直接受影响的位点经历强烈的丰度减少，且这些丰度变化一旦将丰富度标准化，通常会重新定义α多样性模式。这表明尾矿可以同时压低种群规模并重组优势度结构（均匀度），使得仅基于原始丰富度的推断可能具有误导性。响应方向和强度在植物、无脊椎动物和脊椎动物间存在差异，与类群在扩散能力、栖息地依赖性、营养级位置以及对基质和水文变化的敏感性上的差异一致。总体而言，Fund?o尾矿产生了一个约束与机会的镶嵌体，产生赢家和中性类群以及输家，而非生物群的统一衰退。重要的是，灭绝通常与增加的分化相关，表明受影响的位点并非在所有地方丧失相同的物种。此外，研究结果表明，同一景观可以同时通过位点特异性损失展示分化，并通过优势度变化展示同质化，具体取决于类群以及变化是使用物种身份还是丰度进行评估。这些发现突出了旨在减少生物多样性损失和改善尾矿扰动后恢复的研究和管理优先事项。未来评估环境灾难后的“生物多样性恢复”应联合评估三个维度：（i）种群丰度的时间变化，（ii）身份周转（定殖和灭绝），以及（iii）优势度结构。由于这些维度可能向不同方向移动，整合它们可以阐明干预措施应优先考虑重建种群、促进再定殖还是防止优势度驱动的同质化。在Fund?o溃坝超过10年后，持续投资于长期监测和以类群为中心的恢复，对于缓解采矿影响和促进富有韧性、多样化的群落至关重要。
