河流是地球的命脉，但正日益承受着来自农业、城市化等人类活动的巨大压力。这些干扰如何重塑水生生物群落的多样性格局？又将如何进一步削弱河流生态系统功能？近期，中国科学院水生生物研究所水生动物分类学与演化研究组以亚热带河流为研究对象，围绕人为干扰对生态系统的影响机制展开系统探索。团队从群落构建与生态系统功能两个维度切入，揭示了人为干扰不仅增强了生态过程的随机性作用，更是通过生物多样性（特别是稀有种）的丧失，导致河流生态系统多功能性（EMF）的显著受损。

在生态学理论中，群落构建主要受确定性过程（如环境筛选和种间互作）和随机性过程（如生态漂变和扩散）两大力量调控。传统观点常认为，在严酷的人为干扰下，环境筛选（确定性过程）会占据主导。然而，本研究的发现对这一传统观点提出了挑战：随着人类干扰程度的加剧，主导群落构建的力量，转向以“生态漂变”（Ecological Drift）为代表的随机过程。研究发现，多重人为干扰驱动底栖动物的α与β多样性呈现不同响应，并导致生物群落的规模缩小。在“小种群”中，物种随机的出生与死亡、扩散与定殖事件的影响被急剧放大，其作用甚至强于环境筛选。这使得群落的演替方向变得更加不可预测。此外，研究还明确了，在影响底栖动物多样性的多重人类干扰因素中，流域尺度的土地利用（如城市化和农业活动）方式和强度发挥了主导作用。

图1 基于系统发育和分类学β多样性的零模型揭示人为干扰对群落的影响

研究团队进一步探讨了城市化对生态系统多功能性（Ecosystem Multifunctionality,EMF）的影响及其作用路径。通过构建路径模型，识别了城市化的影响途径 (图2)。主要发现：(1) “生物途径”是主导。城市化一方面通过排污、改变水文（非生物途径）影响EMF，另一方面通过降低底栖动物生物多样性（生物途径）来损害EMF。分析证实，由生物多样性丧失所介导的“生物途径”是导致EMF下降的最主要原因。(2) 物种丰富度（TD）更关键。底栖动物的物种丰富度对EMF的积极贡献远大于功能多样性。在受干扰的平原河网中，维持“足够多”的物种，对于保护生态系统功能至关重要。(3) “稀有种”的贡献不容忽视。稀有种在维持EMF中发挥了比常见种更强的积极作用。尽管数量不多，但稀有种（如大型双壳类、蜻蜓幼虫等）可能提供了某些不可替代的关键作用（如强大的滤水能力或通过捕食调节生物组成）。城市化对这些脆弱的稀有种影响巨大，是导致EMF受损的重要原因。

图2 城市化影响生态系统多功能性的路径图

上述研究分别基于团队在南水北调中线水源地及长江三角洲平原河网开展的大量野外实地调查。研究指出，未来的河流保护必须协同发力。一方面，管理需要“向上游看”，在流域尺度进行宏观规划，从土地源头上减轻人为压力；另一方面，行动则要“向下扎根”，将物种多样性，尤其是承担独特功能的稀有种的保护，视为与水质净化同等重要的核心目标，从而实现更精准、更有效的生态修复。

以上两项研究成果发表在国际湖沼学与海洋学领域期刊Limnology and Oceanography上，水生所李正飞副研究员与博士研究生杨佳莉分别为第一作者，张君倩副研究员与谢志才研究员为共同通讯作者。

论文1原文链接：Li,Z.,Xie,Z.,Ge,Y.,García-Girón,J.,Jiang,X.,Zhao,X.,Heino,J. and Zhang,J. (2025),Ecological drift drives anthropogenic impacts on multiple facets of aquatic insect diversity. Limnology and Oceanography. 70: 2109-2124. https://doi.org/10.1002/lno.70102

论文2原文链接：Yang,J.,Li,Z.,Jeppesen,E.,Moi,D. A.,Liu,Y.,Mo,Y.,Bai,X.,Wang,F.,Xie,Z. and Zhang,J. (2025),Urbanization alters river multifunctionality by reducing macroinvertebrate diversity in highly human-impacted plain river networks. Limnology and Oceanography. 70: 3447-3461. https://doi.org/10.1002/lno.70221