《Journal of Insect Conservation》:Responses of Odonata assemblages to habitat integrity and environmental variation in Amazonian streams: lessons for conservation
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亚马逊地区快速的土地利用转变,由森林砍伐和集约化土地利用等人为活动驱动,深刻影响了水生生态系统,尤其是小型森林溪流(即igarapés)。这些环境高度依赖河岸植被来维持支持生物多样性的物理和化学条件。在水生昆虫中,蜻蜓目(Odonata)对栖息地改变尤其敏感,
亚马逊地区快速的土地利用转变,由森林砍伐和集约化土地利用等人为活动驱动,深刻影响了水生生态系统,尤其是小型森林溪流(即igarapés)。这些环境高度依赖河岸植被来维持支持生物多样性的物理和化学条件。在水生昆虫中,蜻蜓目(Odonata)对栖息地改变尤其敏感,因此常被用作生物指示物。在此,研究人员评估了栖息地完整性和局部环境条件如何与东亚马逊igarapés中成年Odonata物种的丰富度、丰度及物种组成相关联。研究人员预期,栖息地完整性较高、人为干扰程度较低的igarapés将拥有更高的束翅亚目(Zygoptera)丰富度,而差翅亚目(Anisoptera)在完整性较低的igarapés中相对更占优势。研究人员沿环境改变梯度采集了30个igarapés样本。研究发现,保存较好的igarapés拥有较高的Zygoptera多样性,而退化更严重的环境由耐受性Anisoptera主导,正如预期。然而,在栖息地完整性较低的igarapés中,Anisoptera的丰富度并未显著更高,尽管其相对丰度在这些栖息地确实更高。此外,水化学变量,如电导率和粗颗粒碎屑(coarse particulate detritus),在群落构建中发挥了核心作用。这些结果表明,成年Odonata提供了环境变化的补充信息,这些信息可能无法仅通过总丰富度和丰度单独检测到,并进一步支持将其用作亚马逊igarapés环境评估、监测和保护规划的有效工具。对昆虫保护的意义:研究结果表明,igarapés栖息地完整性的下降可通过偏好耐受干扰的物种和减少环境敏感类群的代表性来改变Odonata群落组成。这些变化可能发生在总物种丰富度没有相应下降的情况下,强调了将亚目水平和物种水平响应纳入生物监测计划的重要性。因此,维持河岸植被、有机质输入和有利的水质条件对于保护亚马逊igarapés中的Odonata多样性至关重要。
亚马逊流域是全球生物多样性最丰富的区域之一,其广泛的水生生态系统在碳汇、降雨调节和淡水储备等方面具有全球意义。然而,近几十年来,由于畜牧业、农业、采矿和木材采掘的扩张,亚马逊地区经历了快速景观转变,导致栖息地退化,尤其影响了小型森林溪流(igarapés)。这些溪流高度依赖河岸植被来维持水温、光照、溶氧和有机质输入等生态条件。水生昆虫中,蜻蜓目(Odonata)因幼虫水生、成虫陆生且对栖息地结构敏感,常被用作环境变化指示生物。以往研究多关注物种总丰富度,却忽视了物种组成和相对丰度的变化,而这些变化可能先于总丰富度下降而发生。此外,关于成虫Odonata群落是否受水体理化性质(如溶解氧、电导率)影响,以及亚目间是否存在差异响应,证据尚有限。因此,研究人员在亚马逊东部开展了本研究,旨在评估栖息地完整性(以栖息地完整性指数,HII表示)和局部环境条件对成年蜻蜓物种丰富度、丰度及物种组成的影响,并提出三个假设:一是束翅亚目(Zygoptera)丰富度在高完整性溪流中更高;二是差翅亚目(Anisoptera)在低完整性溪流中相对更占优势;三是存在与不同完整性梯度显著关联的指示物种。研究结果对亚马逊溪流保护及生物监测策略具有直接启示意义。
研究人员在巴西北部帕拉州Barcarena和Abaetetuba市的30个igarapés进行了采样,时间为2022年10月。采样采用固定150米河段,划分为10个15米断面,使用直径50厘米的昆虫网在10:00至14:00之间进行主动搜寻,每次采集1小时30分钟。同时测量水温、pH、电导率、溶解氧等水质参数,并运用HII评估栖息地完整性。分析方面,主要采用主成分分析(PCA)简化环境变量;使用泊松分布的广义线性模型(GLM)检验丰富度与环境变量的关系;采用冗余分析(RDA)评估物种组成与环境变量的关联;并采用指示物种分析(IndVal)识别与高、低完整性溪流显著相关的物种。所有统计分析均在R 4.6.0中完成,使用vegan等包。
群落描述:共采集519只成年蜻蜓,隶属8科57种,其中Zygoptera为优势亚目,有409只(78.8%)、6科32种;Anisoptera有110只(21.2%)、25种。最丰富的物种为Epipleoneura metallica(58只)、Mnesarete aenea(42只)和Mnesarete williamsoni(36只)。这一结果表明,在亚马逊东部溪流中,Zygoptera在丰富度和丰度上均占主导。
丰富度与丰度:各溪流物种丰富度为4至17种(均值±标准差 = 8.07 ± 2.95),总丰富度与HII无显著相关(r = ?0.146,p = 0.440);丰度范围为4至41只,与HII同样无显著相关性(r = 0.216,p = 0.252)。研究人员进一步采用GLM检验发现,Zygoptera丰富度与溶解氧呈显著正相关(β = 0.163 ± 0.046,p < 0.001),而Anisoptera丰富度与溶解氧呈显著负相关(β = ?0.180 ± 0.073,p = 0.014)。这表明亚目之间沿着水质梯度呈现出相反的响应模式,总丰富度无法揭示这一差异。
igarapés的环境变量:PCA结果显示,前两个主成分解释了总变异的72.52%(第一轴46.44%,第二轴25.98%)。溶解氧与第一轴正相关最高,电导率负相关最高;HII值在排序图中投影显示,高完整性溪流倾向于具有较高溶解氧,低完整性溪流则与高电导率相关。这表明栖息地退化与水质变化存在伴随关系。
环境变量与物种组成的关系:RDA表明,电导率和碎屑量是解释Odonata群落组成的最重要变量,模型显著(F(2,27) = 1.82,R2adj = 0.054,p < 0.001),但解释率较低,提示还有未测量的环境或空间因素。高电导率、低碎屑的环境与耐受物种(如Argia ascendens、Diastatops obscura、Erythemis和Erythrodiplax属)相关;保存较好的溪流则倾向相反方向。指示物种分析识别出5个显著指示种:低完整性溪流的Zenithoptera lanei、Diastatops obscura、Hetaerina sanguinea和Erythrodiplax fusca,以及高完整性溪流的Mnesarete aenea。这支持了假设(三),即物种水平的响应能够反映栖息地完整性差异。
讨论部分强调,总丰富度和丰度未随HII显著变化,意味着环境退化并不一定会导致物种数量下降,而是通过物种替换和耐受种优势度增加来重组群落。溶解氧的作用可能代表了一系列相互关联的局部条件(如污染负荷、初级生产、分解过程),而非直接影响成虫分布的单一因子。电导率升高和碎屑减少通常与河岸植被丧失、径流输入和侵蚀有关,这些变化有利于广适性、高扩散能力的Anisoptera,而不利于依赖遮荫和复杂生境的Zygoptera。同时,一些广布种如Mnesarete aenea具有生态可塑性,能在一定干扰水平下存活,这表明保存部分河岸林仍具有保护价值。研究局限性包括单月采样(时间快照)和观察性设计无法确立因果关系,建议未来进行季节性和多年重复采样。
研究结论翻译:本研究表明,成年Odonata可作为环境变化的补充指示物,物种水平的组成能揭示总丰富度和丰度无法检测到的生态变化。保护亚马逊igarapés的关键在于维持河岸植被的连续性,保障有机质输入和良好水质,并在生物监测中整合栖息地完整性指数、理化测量、亚目响应和指示物种信息。本研究所识别的指示物种在运用于区域评估时,仍需在不同季节和流域中进行验证。总体而言,保护与恢复策略应优先保护河岸带,减少沉积物和离子输入,并持续开展生物监测,以有效维护蜻蜓多样性。