人类干扰对溪流大型底栖无脊椎动物群落结构和多样性的影响

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随着全球人口快速增长和经济迅猛发展,人类对各类资源的需求也迅速增加。高强度的人类活动已经造成全球环境发生了剧烈变化,许多生物的栖息地遭到破坏。地球生物多样性正在以前所未有的速率下降,其中淡水生态系统生物多样性的下降速度已经超过了陆地和海洋。作为淡水生态系统重要的组成部分,溪流生态系统对人类社会的健康和发展起着至关重要的作用,同时也是受到人类活动影响最严重的生态系统之一。大型底栖动物具有较高的生物多样性,广泛分布于溪流生境中,且对各种环境扰动十分敏感。了解大型底栖动物群落结构和多样性对不同类型人类干扰的响应模式能为溪流生态系统监测、管理和淡水生物多样性保护提供良好的理论基础。  本文以位于湖北省的香溪河流域和位于云南省的苍山-洱海地区为主要的研究区域,选择底栖动物为主要研究对象,分析了小水电站建设、酸性矿山废水污染、土地利用变化以及随海拔变化的综合人类干扰等不同类型的人类干扰对溪流底栖动物群落结构和多样性造成的影响,主要结果结果如下:  1.一直以来,小水电站被认为是一种环境友好型的清洁能源,不会造成明显的环境影响,因此,小水电站建设在全球范围内迅速发展。然而,小水电站对溪流生态系统的负面影响是不能被忽略的。为了探究小水电站对溪流底栖动物物种组成和生物性状结构的影响,于旱季在香溪河流域调查了9个小水电站。结果显示:在受小水电站影响的样点,底栖动物密度和生物量显著降低(p<0.05),蜉蝣目、襀翅目、和毛翅目(EPT)等清洁种数量减少,而摇蚊等耐污种比例增加。同时,小水电站还会导致底栖动物生物性状结构的改变。在截水坝下游余水区,弱固着型、嗜冷型、蔓生型类群和捕食者的相对丰度增加(p<0.05)。而小水电站会引起强固着型、广温型、游泳型、附着型类群以及滤食者的相对丰度显著下降(p<0.05)。与未受小水电站干扰的上游样点相比,截水坝和出水口下游样点的物种多样性和功能多样性均显著降低(p<0.05)。  2.随着全球范围内的采矿活动日益繁盛,其带来的一系列的环境问题越来越受到人们的关注。作为矿业活动最主要的污染之一,酸性矿山废水对地表水和地下水生态系统都会产生影响。为探究酸性矿山废水对溪流底栖动物的影响,于旱季在香溪河支流高岚河依河段受到酸性矿山废水的影响程度设置了参照组、受损组和恢复组等三组样点。结果显示:受损点底栖动物密度、生物量和EPT物种丰富显著低于参照点(p<0.05),而EPT相对丰度,摇蚊相对丰度则在参照点和受损点间差异不显著。同时,受损点的体壁呼吸型、蔓生型和游泳型底栖动物相对丰度均为0,显著低于参照样点和恢复点(p<0.05),但其腮呼吸型底栖动物相对丰度则为100%,显著高于参照点和恢复点(p<0.05)。参照点和恢复点间仅游泳型底栖动物相对丰度存在显著差异(p<0.05)。与参照点相比,受损点底栖动物物种丰富度、香农威纳多样性指数、AMD指数、FDPG指数和FDQ指数均显著较低(p<0.05)。同时,受损点底栖动物物种丰富度、香农威纳多样性指数、AMD指数和FDPG指数均显著低于恢复点(p<0.05)。参照点和恢复点间仅FDPG指数存在显著差异(p<0.05)。  3.日益频繁的人类活动已经导致地球土地利用格局发生了明显变化,并引发了众多环境问题。为了解土地利用特征对溪流底栖动物群落结构的影响,于枯水期在洱海流域设置44个样点,并根据样点附近人为活动影响及汇水区土地利用特征将各样点分成参照组和受损组。分析结果显示:与参照点相比,受损点EPT丰富度和EPT百分比显著下降(p<0.05),但其非昆虫物种丰富度显著上升(p<0.05)。受损点每年发生世代数小于一代的类群、呼吸方式为体壁呼吸的类群、体长范围为9-16mm的类群、蔓生型类群以及植食者、撕食者和捕食者的相对丰度均显著低于参照点(p<0.05),而其每年发生世代数大于一代的类群、呼吸方式为腮呼吸的类群、体长小于9mm的类群、穴居型类群和收集者的相对丰度则较参照点显著上升(p<0.05)。受损点底栖动物香农威纳多样性指数、FDPG指数以及FDQ指数均显著低于参照点(p<0.05),但二者间底栖动物物种丰富度指数差异不显著。  4.苍山孕育有多条具有较大落差的溪流,近些年来,由于人口快速增长,以及过度的资源开发利用(乱砍乱伐,水电站建设等)导致的生境退化和环境污染对其溪流生态系统造成了巨大影响。同时,由于地理和气候条件的限制,人类活动强度会随着海拔的上升而逐渐减弱。为确定人类活动对苍山溪流底栖动物群落的影响,在苍山选择了三条溪流沿海拔梯度设置样点。分析结果显示:底栖动物密度、EPT丰富度、一年繁殖单代类群、非流线型体型类群、嗜冷型类群、蔓生型类群和撕食者相对丰度均与海拔存在显著的线性关系(p<0.05),且随着海拔的上升而增加。而一年繁殖多代类群、流线型体型类群、广温型类群、收集者和滤食者相对丰度则随着海拔的上升而显著下降(p<0.05)。同时,底栖动物物种丰富度和FDPG指数也与海拔存在着显著的线性关系(p<0.05),且随着海拔的升高而显著增加。
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