研究发现干旱时间对无脊椎动物的危害大于严重程度

根据宾夕法尼亚州立大学领导的一项新研究，各种水生昆虫和其他无脊椎动物的种群以不同的方式对干旱引起的洪水和水道干涸做出反应，该研究采用了一种新方法来评估河流生态系统的稳定性。

宾夕法尼亚州立大学农业学院水生生态学助理教授、首席研究员丹尼尔·艾伦表示，随着气候变化导致洪水和干旱的频率和强度增加，需要全面了解溪流生态系统响应这些干扰的稳定性科学。

他解释说，本研究采用的维度稳定性框架是一种分析多个稳定性指标的创新方法，但很少用于自然生态系统的长期观察研究。在这项研究中，研究人员将该框架应用于来自间歇性沙漠溪流的大型无脊椎动物的长期数据集，这些溪流受到频繁的水文干扰。

他们发现，随着时间的推移，无脊椎动物种群的稳定性会发生广泛变化，而且在影响个体种群稳定性指标方面，变化很大的季风扰动比更一致的冬季扰动更为重要。

该研究集中在亚利桑那州的梧桐溪，这是世界上研究最广泛的沙漠溪流之一。它流经164平方英里的山区流域，在索诺兰沙漠中设有一个流量计。该地区属半干旱、炎热气候。大多数降水发生在冬季(12月至3月)或季风季节(7月至9月)。SycamoreCreek容易发生山洪;然而，有些年份溪流的流量大大减少，甚至干涸。

从1985年至1999年和2010年至2019年，在35年的时间里，我们在SycamoreCreek对底栖大型无脊椎动物进行了采样。两个采样周期使用相同的位置。使用流床沉积物取芯器在超过325英尺长的砾石流道中的五个位置收集样品，深度约为4英寸。样品通过田间的细网过滤，鉴定了来自18个分类群的生物体。

艾伦指出，对于梧桐溪，这些生物如何应对冬季洪水有很长的记录，从每年冬天都会发生的意义上讲，这是可以预测的，但它们的强度每年都不同，艾伦指出。有些年份会发生大洪水，而有些年份会发生小洪水——这让研究人员能够了解这些洪水的强度如何影响不同无脊椎动物种群的稳定性。

“但真正有趣的是，除了那些冬季洪水之外，我们还能够分析其他雨季-夏季季风对无脊椎动物的影响，”艾伦说，他是宾夕法尼亚州立大学能源研究所的附属研究员和环境。“而且我们发现夏季季风比冬季洪水更具影响力。”

在最近发表在LimnologyandOceanographyLetters上的研究结果中，研究人员根据他们使用的尺寸稳定性框架报告了SycamoreCreek水生无脊椎动物的命运。水生无脊椎动物种群在稳定性指标方面的差异如下：

研究人员称，由于气候变化增加了洪水和干旱的强度和频率，干扰机制正在迅速转变，影响水生无脊椎动物，例如Rhagovelia属的水黾。图片来源：亚利桑那大学的BrianGill

摇蚊科(非叮咬性蠓)等一些分类群具有很强的抵抗力，这意味着洪水和干旱不会大大减少它们的数量。其他分类群非常有弹性，这意味着种群在干扰后会被击倒，但会迅速重新生长，例如Fallceon(蜉蝣科的蓝翅橄榄)和Oligochaeta(水生蠕虫)。

有些种群随着时间的推移不会发生太大变化并且是不变的，例如某些鞘翅目(甲虫)。最后，像Hydropsychidae(网纺石蛾)和Tipuloidea(鹤蝇)这样的一些类群最擅长从干扰中恢复，这意味着它们通常能够重新生长到干扰前的丰度。

“这些物种以不同的方式应对干扰，”艾伦说。“有些对干扰有抵抗力。有些种群被击倒得非常低，但之后能够很快恢复。然后有些两种都没有做，而那些是最容易被消灭的，并且是处于生态风险之中。”

艾伦补充说，由于气候变化增加了洪水和干旱的强度和频率，干扰机制正在迅速转变。“所以，我们需要知道生物体如何应对干扰，以及水生无脊椎动物群落在20、30或50年后会是什么样子。”