黄河三角洲河口湿地底栖动物食物网结构对水文连通特征的响应

来源 :中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong512
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河口湿地因其独特的海陆交汇区位、生态脆弱性和环境梯度异质性,成为全球变化的敏感区。河口湿地同时受陆地和海洋的双重调控及径流-潮流影响,生物组成多样,食物网结构复杂,是营养级联效应的典型生态系统。作为敏感的生态系统,河口湿地受到自然和人为因素的双重影响,堤坝建设、人为恢复活动、石油开采和外来物种入侵等,都导致自然水文连通度、连通方式和水文节律的改变,造成生态系统退化,生物多样性锐减,影响河口湿地结构和功能的完整性。本研究以黄河三角洲河口湿地为研究对象,综合利用野外调查、室内实验分析及稳定同位素技术,研究底栖动物分布格局与食物网结构对不同水文连通特征的响应,主要结果和结论如下:(1)水文连通特征不同的湿地,其水土环境条件间存在显著差异(R~2=0.51,P=0.001)。沉积物粒径、pH值和有机碳含量,是不同水文连通特征湿地间差异最主要的沉积物指标;而盐度是最主要的水质指标。(2)共采集和记录底栖动物4门8纲24目65科85个类群,主要以昆虫纲、腹足纲和软甲纲为主。不同水文连通特征湿地间,在物种组成、密度、优势类群及物种多样性方面表现出差异性,尤其淡水恢复湿地与自然潮滩湿地最为显著。NMDS和指示物种分析表明,不同水文连通特征湿地间存在显著差异性。变差分解和RDA分析揭示了影响不同水文连通特征湿地底栖动物群落结构的主要环境因子。(3)不同水文连通特征湿地底栖动物群落beta多样性存在显著差异(P<0.001),底栖动物群落beta多样性组分以物种替换为主。互花米草入侵增加了底栖动物物种的beta多样性,削弱了物种替换的相对重要性。生态网络分析识别了不同水文连通特征湿地的关键类群。水文连通改变了底栖动物网络的复杂性,其中自然水文连通下底栖动物群落网络更大且连接更复杂,互花米草入侵增加了底栖动物群落结构的复杂性。(4)水文连通改变了河口湿地食物网的基础食源结构,浮游植物是自然潮滩湿地最重要的碳源,芦苇是淡水恢复湿地最重要的碳源,浮游植物和POM是石油开采干扰湿地最重要的碳源,互花米草是互花米草区湿地最重要的碳源。不同水文连通特征湿地初级碳源贡献比例不同,不同生物类群的营养级具有差异。(5)多源同位素判定构建了不同水文连通特征湿地底栖食物网,底栖动物在河口湿地食物网中扮演着关键角色。水文连通的改变导致底栖动物能量利用发生变化,表现为同一类群的食物来源具有一定的差异性。淡水恢复湿地因失去了海向连通性,能量流动途径主要以牧食食物链为主,而自然潮滩湿地保持了高度的连通性,以碎屑食物链和牧食食物链双重链条为主。石油开采干扰湿地因人类干扰程度较大,食物网趋向于简单,互花米草入侵改变了自然潮滩湿地的基础碳源,从而导致河口湿地食物网结构的改变。综上所述,本研究揭示了黄河三角洲河口湿地环境对水文连通变化的响应;基于底栖动物的生境分布特征,揭示水文连通变化对底栖动物类群组成、优势类群和物种多样性等的影响;基于关键底栖动物类群的生物网络,表征了不同水文连通特征湿地生物组成的复杂程度;基于营养级关系的湿地食物网模式,揭示水文连通变化对河口湿地食物网结构的影响。研究将有助于深入理解河口湿地生物多样性与生态系统功能间的关系,为黄河三角洲河口湿地生物多样性保护、恢复与管理提供数据支撑。
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