《Ecology and Evolution》:Ephemeropteran and Trichopteran Assemblages Vary Across a Subtropical Rainforest Altitudinal Gradient: Useful Indicators for Climate Change
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本文系统研究了澳大利亚昆士兰拉明顿国家公园亚热带雨林溪流中,蜉蝣目(Ephemeroptera)和毛翅目(Trichoptera)群落沿海拔梯度(300–1100 m)的分布规律,揭示了水温、河道宽度、冠层覆盖度及底质组成等环境因子对群落结构的显著影响,并筛选出多个具有海拔特异性的指示物种,为气候变化下水生昆虫的生物监测提供了重要科学依据。
研究背景
亚热带雨林溪流生态系统对气候变化敏感,尤其海拔梯度引起的环境异质性显著影响水生昆虫群落结构。现有研究多聚焦温带或热带地区,而亚热带区域相关研究匮乏。本文以澳大利亚东部冈瓦纳雨林世界遗产区的拉明顿国家公园为研究区,首次系统探究蜉蝣目与毛翅目(ET)群落沿海拔梯度的响应规律。
研究方法
采样设计
在3条溪流(Albert River、Canungra Creek、Coomera River)的13个位点设置海拔带(300 m、500 m、700 m、900 m、1100 m),采集113个微生境样本(浅滩、深潭、急流)。记录水温、pH、电导率、河道宽度、水深、流速及底质组成等环境参数,并通过踢网法和岩石刷取法收集ET标本。
数据分析
采用香农多样性指数、皮卢均匀度指数评估群落多样性,通过冗余分析(RDA)解析环境因子对群落结构的贡献,并利用指示值法(IndVal)筛选海拔特有种。
研究结果
环境梯度特征
水温随海拔升高显著降低(300 m处最高20.91°C,1100 m处最低13.00°C),冠层覆盖度与海拔呈正相关,河道宽度与水深随海拔增加而减小。底质以砾石和卵石为主,高海拔区域卵石占比下降,巨砾比例上升。
ET群落沿海拔分异
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毛翅目:物种丰富度与香农多样性指数随海拔升高显著下降(p?<?0.05),但均匀度和丰度无显著海拔差异。
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蜉蝣目:仅丰度与海拔呈负相关(R2?=?0.33,p?=?0.04),物种丰富度及多样性无显著海拔规律。
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群落组成:RDA分析显示,海拔(与水温强烈相关)、河道宽度、冠层覆盖度共同驱动ET群落分异,低海拔(300–500 m)与高海拔(700–900 m)群落结构差异显著,1100 m位点因物种锐减成为独立组群。
指示物种鉴定
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毛翅目:Cheumatopsychesp. 为300–500 m特有种(IndVal特异性=1.0),Diplectronasp. AV3 指示500–1100 m区域。
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蜉蝣目:Kirrara procera和 Koorrnongasp. 分别特异性分布于300–500 m与900–1100 m海拔带。
讨论与结论
本研究证实海拔梯度通过水温、水文及底质等因子调控ET群落结构,其中水温是关键驱动力。蜉蝣目对海拔响应较毛翅目更复杂,可能与其扩散能力及微生境选择策略有关。筛选出的海拔指示种(如Koorrnongasp.)对低温生境依赖性强,未来气候变暖可能导致其向更高海拔退缩,面临“山顶陷阱”风险。成果为亚热带溪流生态系统应对气候变化的生物监测提供了理论基础与物种库。