人为干扰对底栖生物群落多样性的影响及效应分析

摘要

α、β和γ-多样性分别描述生物多样性的三个不同层面。α多样性主要关注局域生境下的物种数，β多样性描述沿环境梯度下不同生境群落间物种组成相异性或物种沿环境梯度的更替速率，γ多样性描述区域以上尺度的物种数。深入了解不同环境梯度下α、β和γ-多样性的变化有助于较深入了解多样性的空间分布特征。人类活动干扰是导致生物多样性下降的关键因素。底栖动物与底栖硅藻在维持溪流生态系统功能中起着重要作用，是反映溪流生态质量的重要指示生物。已有研究表明群落α多样性呈随纬度梯度上升而降低的趋势，并且受人为胁迫影响后群落β多样性降低，但这样的结论是否对所有生物类群都适合，仍然需要更多的证据。
　　论文主要围绕两个问题(1)在干扰极小情况下，底栖动物与底栖硅藻的α多样性是否呈现随纬度梯度升高而降低？(2)底栖动物与底栖硅藻多样性对人为胁迫的响应是否一致？干扰是否会导致β多样性降低？我们依据实验室在新疆阿勒泰额尔齐斯河流域（30个样点），陕西西安渭河流域（30个样点），浙江杭州钱塘江流域(30个样点)，广西桂林漓江流域（36个样点），云南西双版纳澜沧江流域(40个样点)共166个样点的底栖动物、底栖硅藻和环境数据，计算各样点和流域的α、β和γ-多样性，采用线性回归分析法分析α多样性随纬度梯度的变化趋势，非参数检验和PERMDISP等分析方法比较干扰极小与人为干扰胁迫下多样性(α-，β-)的差异，NMDS法比较干扰极小环境下与人为干扰下群落物种组成差异。
　　我们的结果发现，可表征大型底栖无脊椎动物群落α多样性的物种多度(abundance)、丰富度(richness)以及Simpson指数都呈从低纬度到高纬度的递减的趋势，Shannon均匀度指数则表现为低纬度到高纬度逐渐增高的现象，且具显著线性。但是表征底栖硅藻群落α多样性的多度、丰富度以及Shannnon均匀度随纬度增高而减小的趋势，但不具显著性。T检验比较结果表明，在人类活动影响下的大型底栖动物群落物种多度和丰富度明显低于干扰极小状况下的群落物种多度及丰富度，并呈显著差异性。而底栖硅藻群落，仅钱塘江(QTJ)流域的干扰极小样点的物种多度与丰富度显著高于自然状况下的物种丰富度与多度，其他四个流域样点内的底栖硅藻物种丰富度与多度在两种状况下都不具显著性差异性。NMDS分析结果表明，底栖动物群落在受人为干扰后群落组成发生明显变化。底栖硅藻群落的NMDS结果却并没有表现出受人为干扰后群落组成的明显改变。不同干扰间底栖动物β多样性的PERMDISP分析结果表明，基于0-1数据计算的表征β多样性的Jaccard指数干扰极小样点要显著高于人为干扰样点β多样性。但是基于物种多度计算的Bray-Curtis指数却得到了相反的结果，即受人为状况下底栖动物β多样性要高于自然状况下底栖动物β多样性，但仅渭河流域(WH)以及澜沧江流域(LCJ)的结果呈显著差异性。但底栖硅藻群落干扰极小和受干扰样点间的Jaccard指数和Bray-Curtis指数都无显著差异性。Db-RDA分析结果表明对于ER与WH流域，极小干扰点与人为干扰点环境因子对其底栖动物β多样性的解释量相似，而其他三个流域环境因子对底栖动物β多样性的解释量明显下降。造成这种结果作者认为可能的原因是不同类型的干扰造成底栖动物β多样性的机制可能存在差异。相对于农业用地以及牧场干扰来说，城镇化造成底栖动物群落β多样性显著性降低的原因更多的可能是由于城镇化的等级以及历史发展的因素引起的。
　　以上结果说明，底栖动物α多样性随纬度梯度的升高而降低，底栖硅藻α多样性具有随纬度梯度的升高而降低的趋势而不呈显著线性关系。底栖动物与底栖硅藻多样性对人为胁迫的响应不具一致性，底栖动物α多样性以及β多样性受人为胁迫的影响会显著性降低，底栖硅藻α多样性与β多样性则不会发生明显变化。因此，我们推测底栖动物相对于底栖硅藻对人为胁迫的响应敏感性更高，可能更适于作为水质生物评价指示生物类群。

目录

声明

摘要

第一章 综述

1．1 生物多样性概述

1．2 溪流底栖动物和底栖硅藻

1．3 土地利用变化对溪流生物多样性的影响

1．4 空间和环境因素对物种分布的影响

1．5 研究目标

第二章 材料与方法

2．1 研究区域

2．2 点位的选取及类型划分

2．3 大型底栖无脊椎动物的采集鉴定

2．4 底栖硅藻的采集鉴定

2．5 环境变量的测定

2．6 空间因子的获取

第三章 底栖生物群落alpha多样性随纬度分布规律和对干扰的响应

3．1 前言

3．2 材料与方法

3．2．1 数据分析方法

3．3 结果与分析

3．3．1 大型底栖无脊椎动物与底栖硅藻群落

3．3．2 底栖动物与底栖硅藻群落alpha多样性随纬度变化规律

3．3．3 人为干扰对底栖动物与底栖硅藻群落alpha多样性影响

3．3．4 人为干扰对底栖生物群落物种组成的影响

3．4 讨论

第四章 底栖动物与底栖硅藻beta多样性对干扰的响应及驱动因素

4．1 前言

4．2 数据分析方法

4．2．1 β多样性差异比较

4．2．2 db-RDA分析

4．3 结果

4．3．1 底栖动物与底栖硅藻beta多样性

4．3．2 db-RDA分析beta多样性驱动因素

4．4 讨论与分析

全文总结

参考文献

附录

致谢