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大型河流系统中的水库梯级形成了可构建生物入侵格局的定向通路,然而这些通路如何与繁殖体供应和船闸介导的通过机会相互作用并影响到达时间,仍知之甚少。研究人员采用区间删失和右删失的时间-事件模型,评估了银鲤(Hypophthalmichthys molitrix)在
大型河流系统中的水库梯级形成了可构建生物入侵格局的定向通路,然而这些通路如何与繁殖体供应和船闸介导的通过机会相互作用并影响到达时间,仍知之甚少。研究人员采用区间删失和右删失的时间-事件模型,评估了银鲤(Hypophthalmichthys molitrix)在田纳西河和坎伯兰河水库梯级中的扩散动态,并检验首次检测时间是否可由梯级内的位置、年过闸水量或来自下游源种群的累积繁殖体暴露来解释。首次检测时间与入侵源距离相关,但累积暴露指标未提供额外的模型支持,表明到达时间主要与梯级内的位置相关。纳入年过闸水量的模型提供了适度的额外支持,表明船闸介导的通过机会可能部分影响入侵前缘的推进。扩散呈定向推进,但在田纳西河梯级中尚未完成,表明通路结构本身并不能保证到达。两个河流的模式一致,表明通过水库梯级的扩散可遵循可重复的模式,其中到达过程受下游源种群和船闸介导的连通性制约。从管理角度看,研究结果提示在空间和时间尺度上存在不同的干预杠杆点,包括下游水库的早期检测与遏制、通过抑制源种群以减缓扩散,以及在入侵前缘或关键连通点进行干预以限制进一步扩张。将水库梯级视为定向扩散通路,为大型河流网络中入侵的预测和管理提供了简单且可转移的基础。
大型河流系统中的生物入侵常以繁殖体压力、栖息地适宜性和扩散能力加以解释,但许多河流系统并非连续河道,而是由水坝、水库和通航船闸等工程设施连接而成的库塘网络。全球超过一半的主要河流和60%以上的长河已被水坝和水库分割,这种闸坝化系统使运动通道和生态条件同时受自然纵向梯度与工程间断的影响。水库梯级为研究闸坝化河流网络中的扩散时间提供了独特场景,但以往研究鲜少探讨梯级内位置、繁殖体供应与船闸通过机会的交互作用如何决定到达时间。银鲤(Hypophthalmichthys molitrix)作为密西西比河流域广泛扩张的外来浮游生物食性鲤科鱼类,其在田纳西河和坎伯兰河梯级中的入侵源位于下游,扩散预期由下游向上游通过船闸连接的水库推进。研究人员据此提出三个假说:到达时间主要受梯级内网络位置控制;与船闸介导的通过机会(年过闸水量)相关;反映对下游源种群的累积暴露。
研究人员收集了梯级中各水库的首次检测年份,部分以区间形式表示,未检测水库作为右删失处理,采用区间删失和右删失的Weibull加速失效时间(AFT)模型评估首次检测时间。模型以距下游入侵源的距离表征网络位置,以年过闸水量(基于2015–2020年平均闸次与闸室容积估算)表征通过机会,并构建累积暴露年数、累积过闸水量和单位距离累积过闸水量等指标。模型比较采用AICc,并计算AICc权重。结果显示,首次检测时间与距离上游呈强正相关(β=0.00168±0.00012每100 km,P<0.0001),年过闸水量(对数)有较小的负效应(β=?0.00053±0.00015,P=0.0005)。累积暴露指标在联合距离后未改善模型支持,仅基于暴露指标的模型支持更弱。最优模型(距离+年过闸水量)的AICc权重为0.66,而仅距离模型权重为0.16。包含河流系统的模型支持较弱(ΔAICc=3.4),表明两河梯级共享一致的距离–到达时间关系。扩散呈定向推进,但田纳西河梯级仅约一半水库(至Guntersville湖)有确认记录,说明通路结构本身不能保证到达。
研究结果部分可归纳为四点。第一,首次检测沿梯级逐步向上游推进,没有上游检测先于下游的情况,但未检测水库的存在表明扩散尚未完成。第二,河流系统作为协变量仅提供弱支持,未保留,支持跨系统可重复的扩散模式。第三,时间-事件模型表明距离是到达时间的主导预测因子,年过闸水量提供适度支持,说明船闸通过机会可能影响入侵前缘的推进。第四,描述性连续检测间隔存在波动,未显示一致的加速或减速趋势,暗示源限制扩散而非中继式扩张。
讨论指出,距离的强效应反映网络位置整合了连通性、暴露历史和顺序通过,是入侵阶段的综合代理。累积暴露指标与距离共线性高,无法提供额外解释力;年过闸水量的有限支持表明局部通过机会对决定入侵是否越过前缘具有潜在作用。扩散过程可能由下游源种群供应的繁殖体驱动,而非依赖梯级内局部繁殖。研究提出一个概念模型:定向路径、时变繁殖体供应和局部条件共同决定到达时间。管理上,下游水库的早期检测与遏制、源种群抑制、入侵前缘及关键船闸节点的干预可作为综合管理杠杆。
结论部分可翻译为:在本研究的水库梯级中,扩散动态主要与梯级内的网络位置相关,扩散沿由水库相对于下游源种群的位置所定义的定向通路推进。距离整合了连通性、暴露历史和顺序通过,使其成为入侵阶段和预期到达时间的有用代理,而非直接机制。繁殖体供应和暴露(无论是局部通过机会、累积量还是持续时间)均未独立解释首次检测时间。然而,年过闸水量对模型支持有适度贡献,表明船闸介导的通过机会可能影响入侵是否越过入侵前缘。入侵呈定向推进,但未延伸至所有连通水库,表明网络位置决定了入侵可能发生的位置,而繁殖体供应和通过机会影响入侵是否以及向上游推进多远。表观扩散速率的时间变化可能反映下游源种群繁殖体供应、运动行为或其他未测量过程的变化。将水库梯级视为由源限制扩散主导的定向入侵廊道,为理解和管理入侵提供了可转移框架。尽管入侵完成后预测效用下降,但基于距离的时间-事件模型可分类扩散模式、估计到达时间并识别战略干预点,如源种群、入侵前缘和关键连通节点。