大型水库不同空间尺度底栖动物多样性格局及驱动因素研究

Freshwater biodiversity is being threatened by the construction of the hydropower stations in recent years. It is of great importance to study the diversity development and regulation mechanisms under the influence of the hydropower stations. Spatial scale is very important to the diversity study, however, in reservoir ecology, the spatial scale is rarely considered. Three Gorges Reservoir (TGR) was a typical large and deep reservoir, which provides the chance to study the biodiversity at different spatial scales and the influencing factors. In this study, we take the macroinvertebrate of TGR as the study object, to study the local diversity, between-habitat diversity and regional diversity. Three main contents are included: 1) the pattern of the local macroinverbrate diversity in TGR and the driving forces; 2) water-level fluctuations effect to between-habitat macroinvertebrate diversity; 3) the pattern of the regional macroinvertebrate diversity and the driving forces. The results could be the supplementary to the biodiversity study in the reservoir ecology, and is of great importance to the scientific management of large reservoirs at different spatial scales.

近年来，淡水生物多样性受到水利工程的严重威胁，研究水利工程影响下淡水生物多样性的发生及调控机制具有重要意义。空间尺度对于多样性的研究非常重要，但在水库生态学的研究中，较少考虑到尺度效应。三峡水库是典型的大型深水水库，为水库不同空间尺度生物多样性及其影响因素的研究提供了契机。本研究以三峡水库底栖动物为研究对象，开展不同空间尺度底栖动物多样性的监测，从局域多样性、生境间多样性、区域多样性的角度，结合局域物种多样性-区域物种多样性曲线法，主要开展以下研究内容：1）三峡水库局域尺度底栖动物多样性格局及其驱动因素；2）生境间底栖动物多样性及水位波动的影响；3）三峡区域尺度底栖动物多样性格局及其驱动因素。研究可补充完善水库生态学关于生物多样性研究的理论体系，并对大型水库在不同尺度上进行科学管理、有效应对建坝引起的生态学效应具有重要意义。

本项目通过历史数据的收集及现状数据的调查，分析了目前三峡水库大空间尺度上底栖动物群落结构特征，分别分析了局域和区域尺度上底栖动物多样性（alpha、beta和gamma多样性）的格局。研究了不同空间尺度多样性之间的相互关系，及互相之间产生影响的方式，以beta多样性为连接纽带，通过分析alpha和gamma多样性的关系，发现，局域底栖动物群路尚未饱和，其其通过物种扩散的方式受到区域物种多样性的影响。.以长时间序列的数据为支撑，分析了不同研究了三峡水库蓄水后底栖动物群落演替格局的分析，基于水库蓄水后近10年底栖动物群落的演变趋势，阐明了整个群落从定殖到趋于稳定的过程。研究表明，水库蓄水后，摇蚊科和颤蚓科成为第一批定殖者，并以摇蚊科为主；随后，颤蚓科中的霍甫水丝蚓逐渐成为优势类群；直到2004年4月仙女虫科的肥满仙女虫与霍甫水丝蚓共同主导群落。一期蓄水后约1年，底栖动物密度和物种数呈现出明显的增长趋势，空间上呈现出“中间高、两头低”的格局。同时，开展了不同空间尺度底栖动物多样性格局的演变研究，发现了自水库成库以来alpha、beta、gamma多样性的各自变化趋势，并通过研究局域多样性-区域多样性关系，探讨水库在演变过程中底栖动物群落饱和程度的变化，，一期蓄水初期，gamma多样性随着alpha多样性的升高而升高；而beta多样性呈降低趋势，自2005年起逐渐稳定并呈季节性波动；二期蓄水后，三者均形成稳定的季节波动。本研究还探讨了不同空间尺度多样性的影响因素，以及各类多样性互相之间的影响及影响方式。.针对水库的独特特征——剧烈水位波动，开展了水位波动对底栖动物群落结构及多样性特征的影响研究，发现了水位波动对支流库湾纵向上不同区域影响的不同。同时，针对洪水引起的剧烈水位波动进行了单独分析，并探讨了水位剧烈波动后底栖动物beta多样性的变化，结果表明，水位剧烈波动后，库湾的beta多样性降低，并在大约两周的时间内得以恢复。从而探讨了剧烈水位波动对生态系统稳定性的影响，以及生态系统受干扰后的恢复能力。