《Aquatic Botany》:Irrigation canals provide secondary wetlands for populations of the threatened
Cicuta virosa L. (Apiaceae) within drought landscapes
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•人工水道为一种受威胁的湿地特有物种提供了栖息地•在流速较低的水道段中,该物种的丰度较高•随着与自然水源距离的增加,该物种的局部丰度会减少•较早建立的主要水道中,该物种的丰度较高引言尽管湿地在空间上通常较为有限,但它们代表了生态上最脆弱的生态系统之一,并且在全球范围内正在经历快速
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人工水道为一种受威胁的湿地特有物种提供了栖息地
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在流速较低的水道段中,该物种的丰度较高
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随着与自然水源距离的增加,该物种的局部丰度会减少
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较早建立的主要水道中,该物种的丰度较高
引言
尽管湿地在空间上通常较为有限,但它们代表了生态上最脆弱的生态系统之一,并且在全球范围内正在经历快速而广泛的下降(Fluet-Chouinard等人,2023年)。自1970年以来,估计有4.11亿公顷的湿地消失了,约占全球湿地总面积的22%,平均每年减少0.52%(《湿地公约》,2025年)。
19世纪下半叶,潘诺尼亚盆地实施了大规模的河流调节和防洪工程,以降低洪水风险并增加可耕地面积。这些干预措施使蒂萨河的长度缩短了约32%(Ihrig,1973年;Kovács,1977年),并导致大约3.8万平方公里的former wetlands(此处原文可能有误,推测应为“former wetlands”)转变为农业用地(Pinke,2014年)。这些变化的生态后果非常严重,据估计苇床减少了83%,漂浮的沼泽也完全消失了(Biró等人,2018年)。自1700年以来,匈牙利的湿地面积大幅减少,减少了超过80%(Fluet-Chouinard等人,2023年)。从20世纪50年代开始,在阿尔弗尔德(Hungarian Plain的旧称)地区修建了灌溉水道网络,部分原因是早期水文变化导致的水资源短缺(Koháry和Nagy,1973年;Molnár,1957年;图1)。
在全球和地区层面持续的湿地丧失背景下,剩余的人为湿地在破碎的景观中的保护意义日益增加。在经过强烈改造的景观中,如灌溉水道、排水沟、砾石场、水库和稻田等人造水体可以通过提供次级湿地栖息地来促进生物多样性的保护(Sabbatini等人,1998年;Herzon和Helenius,2008年;Pinke等人,2026年)。
虽然人工灌溉水道主要是为水资源管理而设计的,但它们可以作为生态走廊,促进破碎湿地栖息地之间的连通性。它们的保护价值越来越受到认可(Sousa等人,2019年;T?lgyesi等人,2022年;Süveges,2022年)。线性景观元素有助于本土植物物种在当代人类改造的景观中的持续存在和扩散(Fekete等人,2022年;Molnár等人,2024年)。在维护有限的情况下,灌溉水道可能会发生自然演替,发展出类似半自然湿地的植被(Montanari等人,2020年)。然而,这些人造系统也可能同时促进非本地和水生入侵物种的传播(An?elkovi?等人,2016年)。尽管灌溉水道的保护价值可能低于天然河流或湿地,但在严重改造或退化的景观中,它们可以成为重要的替代栖息地,尤其是在恢复自然水文系统不再可行的情况下(Lin等人,2020年)。在某些情况下,即使在人类活动影响较大的情况下,水道也可以成为受威胁的水生植物群落的重要栖息地(Dorotovi?ová,2013年)。
在其他淡水生态系统中一样,灌溉水道中的物理和空间因素(如流速)是大型水生植物组成和丰度的重要环境决定因素(Janauer等人,2021年)。高流速会通过限制根生植物的建立和增加自由漂浮物种的下游传输来减少大型水生植物的丰度。相反,流速缓慢的水道段有利于丰富的大型水生植物群落的发展(Janauer等人,2021年)。‘河流连续体概念’描述了生物群落如何根据物理梯度和空间连通性沿着河流方向不断调整(Janauer等人,2021年)。植物的繁殖体或种子通过水从源头种群传播到适宜的微生境,例如流速缓慢的河流弯道或拓宽的水道段,然后失去活力(Boedeltje等人,2004年)。
Cicuta virosa L. 是一种仅限于湿地边缘的湿地特有物种。它具有狭窄的生态位,高度适应水淹没的土壤,对水位波动敏感,在较干燥的陆地环境中竞争能力较弱(Shin等人,2013年)。因此,人工水道可能为该物种在改变后的景观中的持续存在提供适宜的环境条件(Süveges等人,2021年)。尽管C. virosa在IUCN濒危物种红色名录中目前被列为无危(LC),但在匈牙利、捷克共和国、斯洛伐克的喀尔巴阡地区和瑞士,它被列为濒危(EN)(Király,2007年;Grulich,2012年;Turis等人,2014年)。在塞尔维亚,它也被列为严格保护的物种(Jari?等人,2020年)。尽管在全球范围内其评估为无危,但在几个欧洲国家,尤其是捷克共和国和瑞士,C. virosa的种群数量显著下降,这反映了严重的区域保护问题(Kaplan等人,2017年;Lauber等人,2018年)。潘诺尼亚盆地的C. virosa种群在最近几个世纪经历了严重下降,主要是由于河流调节和大规模排水干预(Kis和Molnár,2025年)。
在这里,我们研究了灌溉水道是否能够在蒂桑图尔地区(匈牙利东部)支持C. virosa种群的生长,该地区的湿地栖息地因历史上的水文变化而大幅减少。具体来说,我们评估了水道网络是否可以作为该物种的避难所和扩散途径,并考察了当地环境因素(pH值、电导率、溶解氧、水道宽度、水流速度)和空间因素(与源头种群的距离)对其丰度的影响。
章节片段
野外调查
2022年7月和8月,当Cicuta virosa最容易识别时,对其出现和丰度进行了系统记录。在采样地点观察到的其他植物种类仅作为伴生物种和栖息地描述符记录。调查涵盖了三个负责将河水输送到阿尔弗尔德(Hungarian Plain的旧称)的灌溉水道系统:Keleti、Nyugati和Nagykunsági水道系统。每个系统包括主水道及其
灌溉水道中
Cicuta virosa的分布
在蒂桑图尔地区,共在470个采样点对灌溉水道的植被进行了调查(图2、图3、表S1)。在312个采样点发现了Cicuta virosa(占66.4%),其出现和丰度在三个水道系统中有所不同(表1)。C. virosa的记录覆盖了Keleti水道系统约86.8公里的长度,采样点之间的距离在14.2至101公里之间。在Nyugati水道系统中,记录覆盖了
讨论
我们的研究结果表明,灌溉水道可以为Cicuta virosa种群提供次级湿地栖息地。Keleti、Nyugati和Nagykunsági水道系统完全是人工建造的,分别在1956年、1965年和1978年建成。因此,目前栖息在这些水道中的种群是在水道建设与2022年我们的调查之间形成的,显示出在水道建设后新的人工湿地栖息地的殖民化。然而,这
CRediT作者贡献声明
Molnár V. Attila: 写作——审稿与编辑,初稿撰写,方法论,调查,概念化。Jen? Nagy: 写作——审稿与编辑,形式分析。Balázs András Lukács: 写作——审稿与编辑,调查。Attila Takács: 写作——审稿与编辑,调查。Kristóf Süveges: 写作——审稿与编辑,调查。Szabolcs Kis: 写作——审稿与编辑,初稿撰写,方法论,调查,数据管理,概念化。
利益冲突声明
Szabolcs Kis获得了德布勒森大学科学出版计划以及István Tisza伯爵基金会的德布勒森大学博士优秀奖学金和EK?P-25-3-I-DE-367项目的支持。
Kristóf Süveges:我没有需要声明的内容。
Attila Takács:我没有需要声明的内容。
Balázs András Lukács:我没有需要声明的内容。
Jen? Nagy:我没有需要声明的内容。
Attila Molnár V.获得了国家研究、发展与创新办公室(MEC N 24 148930项目)的支持
致谢
本研究得到了国家研究、发展与创新办公室(MEC N 24 148930项目)和德布勒森大学科学出版计划的支持。Szabolcs Kis获得了István Tisza伯爵基金会的德布勒森大学博士优秀奖学金和EK?P-25-3-I-DE-367项目的支持。我们感谢两位匿名审稿人的建设性评论和建议,这些评论和建议有助于改进我们的手稿。
Szabolcs Kis|Kristóf Süveges|Attila Takács|Balázs András Lukács|Jen? Nagy|V. Attila Molnár