《Aquatic Sciences》:Hydropower regulation reshapes littoral invertebrate communities: functional traits reveal impacts beyond richness and abundance
编辑推荐:
淡水湖泊生态系统日益受到水电调节引起的水位波动(WLF)改变的威胁,然而其对湖泊生物多样性的影响仍未得到充分研究。研究人员调查了水电调节如何影响北方(boreal)湖泊中的蜉蝣目(Ephemeroptera)、襀翅目(Plecoptera)和毛翅目(Trich
淡水湖泊生态系统日益受到水电调节引起的水位波动(WLF)改变的威胁,然而其对湖泊生物多样性的影响仍未得到充分研究。研究人员调查了水电调节如何影响北方(boreal)湖泊中的蜉蝣目(Ephemeroptera)、襀翅目(Plecoptera)和毛翅目(Trichoptera)(EPT)群落。在2023—2024年期间,研究人员对3座受调节湖泊和3座邻近对照湖泊各进行了8次采样。在考虑时间和空间变异的同时,研究人员分析了多度与物种丰富度的差异。为了获得更深入的机制认识,研究人员通过群落组成分析、β多样性分解(beta diversity-partitioning)、指示物种分析(indicator species analysis)和功能性状(functional traits)评估了群落响应。受调节湖泊的多度和物种丰富度呈方向性下降,但湖泊间存在较大变异。对照湖泊维持了组成相似且功能性状多样的群落,而受调节湖泊的群落变异更大且功能受到限制。特别是,临时附着物种或需要植被筑巢的物种在受调节湖泊中较为少见。观察到的模式支持以下假说:水位波动(WLF)对活动能力较弱的类群施加胁迫,并通过降低生境复杂性促成环境筛选。尽管各受调节湖泊响应不同,研究结果表明,中度调节幅度(4–6 m)即可改变沿岸带EPT群落。即使在多度和丰富度变化不明显的情况下,研究人员仍检测到功能组成的明确影响,凸显了功能组成作为湖泊生态系统水电效应敏感指示指标的潜在价值。
湖泊生态系统的环境条件日益受到人类活动改变,水位波动(WLF)是塑造生境可利用性和生态动态的关键驱动因素。将天然湖泊改造为水电水库会改变WLF的幅度、频率和历时,从而对生物产生负面影响。随着全球能源系统转向可再生能源,水电作为短期平衡储能的压力预计增加。挪威拥有欧洲最大的水库容量,且多数水库为坝堵天然湖泊。然而现有研究多集中于河流,湖泊生态系统被忽视;常用多度与丰富度指标可能不足以检测中度调节效应,功能性状与β多样性分解等群落水平方法能提供更高分辨率,但应用很少。EPT(蜉蝣目、襀翅目和毛翅目)是成熟的淡水干扰指示生物,物种分类清晰,成虫可飞行扩散,适合评估水电调节影响。
研究人员在挪威中部特伦德拉格郡选取3座调节湖泊(最大调节幅度4–6 m)和3座邻近对照湖泊,于2023—2024年早春至初夏各进行4次采样,共8次;样点位于砾石质上层沿岸带0.4 m水深,使用踢网法(kick-sampling)采集底栖大型无脊椎动物,EPT鉴定至物种级。研究人员通过群落组成分析、β多样性分解、指示物种分析和功能性状分析探讨机制,并以混合效应模型比较多度与物种丰富度,使用AICc进行模型选择。
研究结果如下:
多度与物种丰富度:AICc模型选择显示包含湖泊状态的模型获得最高支持;调节湖泊EPT多度约降低33%,物种丰富度约降低36%,但95%置信区间均与零重叠,且湖泊间差异解释了大部分方差。
群落组成差异:PERMANOVA未检测到调节与对照湖泊间群落组成的显著差异(p=0.10),但PERMDISP显示调节湖泊的组内离散度显著更高(p=0.0014),说明调节湖泊的群落组成变异性更大。
β多样性分解:调节与对照湖泊间平均Jaccard相异度为0.755,周转(turnover)约占70%,嵌套(nestedness)约占30%;组内分解显示对照湖泊嵌套成分仅约12%,调节湖泊约39%,提示调节湖泊群落可能呈嵌套子集结构。
指示物种分析:未发现显著指示物种。
功能性状:与对照湖泊相比,调节湖泊中临时附着个体的丰度比值为39.4,植被筑巢物种为6.47,丝质筑巢物种为60.1,均显著降低;矿物巢物种在调节湖泊中相对较多但未达显著。
讨论部分将调节湖泊间的响应差异归因于湖泊自身特征(如湖岸坡度、大型植物覆盖)或实际运行强度不同。Gj?ljavatnet因湖岸坡度较陡且存在水生植物而维持较高多样性,支持冲击梯度的解释。β多样性结果提示水电调节可能导致物种替代而非单纯物种丧失;对照湖泊中常见的临时附着丝巢毛翅目以及依赖植被筑巢的物种在