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生物群落的空间分布格局和机制一直是生态学研究的重要内容。空间因子和环境因子都已被证明是生物群落空间特征的重要驱动因子。溪流生态系统是一个典型的等级系统,溪流生物群落组成和结构受到来自于不同空间尺度的环境因子的作用。然而,空间和环境因子的相对作用的大小,不同空间尺度环境因子作用的大小,会因所研究的生物类群、地区、或者干扰形式不同而有差异。本文拟以渭河流域(西安地区支流水系)和钱塘江流域的溪流底栖动物群落、EPT(蜉蝣目、襀翅目和毛翅目)昆虫为研究对象,探讨空间因子、环境因子和不同空间尺度环境因子的相对作用,分析底栖动物和EPT群落空间特征的驱动机制,如关键的环境驱动因子和空间尺度,为水质生物评价和水生生物多样性保护提供数据。 我们采用两种方法构建群落间的空间因子:主轴邻矩法(Principal Coordinates ofNeighbor Matrices,PCNM)和非相称特征向量图法(Asymmetric Eigenvector Map,AEM),计算获得表征样点间空间关系的特征值(PCNM和AEM空间因子)。环境因子包括代表自然环境梯度的环境因子和表征人类活动强度的环境因子。所有的环境因子按其空间尽度大小分为流域尺度、沿岸带尺度和局部尺度三类。我们首先采用前向筛选法(Forward selection)、冗余分析(Redundancy Analysis,RDA)或典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA)获得影响底栖动物或EPT群落组成的空间因子、不同空间尺度的环境因子,然后采用方差分解的方法或偏CCA(partial CCA,pCCA)分析法获得空间因子、不同空间尺度的环境因子决定底栖动物和EPT群落特征的相对作用。 渭河流域25个山区样点和23个平原样点共采集到底栖动物194个分类单元(以下简称“种”),EPT67种。其中山区样点159种,EPT64种;平原样点底栖动物96种,EPT22种。山区样点和平原样点间54个自然环境因子和54个与人类活动相关的环境因子存在显著差异,平原样点的受人类活动的干扰强度明显高于山区样点。方差分解和pCCA分析结果表明,对山区样点的底栖动物群落而言,纯环境因子可以解释的群落变异为17.9%,远远大于纯PCNM(0.5%)和纯AEM(0.5%)。从空间尺度看,纯河段尺度的环境变量对群落差异的解释量为16.8%,而纯沿岸带尺度和纯流域尺度的解释量都为0。河段尺度的关键环境变量为栖境得分、Mg2+含量、平均水宽、基岩底质百分比、平均流速和样点降水季节性差异。对山区样点EPT而言,纯AEM因子可以解释的变异为9.6%,纯环境和纯PCNM都为0。对平原样点的底栖动物群落而言,纯环境因子解释了30.3%的群落变异,纯空间因子解释量为0;对平原样点EPT而言,纯AEM解释的变异(25.5%)远远高于纯环境因子(3.7%)和纯PCNM(0)。 钱塘江流域79个样点共采集到底栖动物258种,EPT60种。方差分解和pCCA分析结果表明,对钱塘江样点底栖动物群落而言,纯AEM解释了17.1%的变异,高于纯环境因子(8.0%)和纯PCNM(5.2%);对于钱塘江样点EPT,纯环境因子的解释量(21.3%)远远高于纯PCNM(2.8%)和纯AEM(1.1%)。从空间尺度看,纯河段尺度环境因子解释底栖动物群落6.4%的变异,略高于沿岸带尺度环境因子(3.2%)和流域尺度环境因子(5.2%);对于EPT而言,纯河段尺度环境因子解释量为14.0%,远大于纯沿岸带尺度(0.8%)和纯流域尺度(3.6%)。