中国大型底栖无脊椎动物的多维多样性格局及其及其驱动机制

在宏观生态学与生物地理学研究中，生物多样性的大尺度空间格局及其驱动机制一直是核心科学问题。大型底栖无脊椎动物作为淡水生态系统的重要组成部分，对维持生态系统结构、功能稳定性及物质循环具有重要作用。中国作为全球生物多样性热点地区，地形地貌与气候类型多样，淡水资源丰富，为底栖动物的演化、扩散及物种形成提供了理想条件。然而，现有研究多集中于局地群落，对底栖动物在国家尺度上的多维多样性格局及驱动机制的系统性研究仍相对缺乏，限制了对其生态规律的深入认识与科学保护策略的制定。

本文基于全国范围的底栖动物分布数据，构建了物种多样性、功能多样性和系统发育多样性多维分析框架，从α多样性和β多样性两个维度系统分析其空间格局。同时，基于能量假说、环境异质性假说和扩散限制假说，量化评估了环境因子对多维多样性格局的驱动作用，并结合人类干扰强度识别优先保护区域。主要结果如下：

（1）中国大型底栖无脊椎动物的α多样性呈现明显的地域差异。西北干旱区的物种α多样性、功能α多样性和系统发育α多样性较低，而东南湿润地区的α多样性水平较高。生物多样性热点主要集中在黑龙江流域、长江中下游及珠江流域。与此相反，β多样性表现出逆向的空间格局——西北内陆河流域、黄河中上游及长江上游地区的β多样性较高，群落差异显著，反映出强烈的物种更替和区域性群落构建特征。

（2）多维多样性的驱动机制结果表明，能量因子（归一化植被指数、温度、降水量和太阳辐射）对多样性格局的解释力最强，其独立贡献率高达84%，表明气候能量是塑造底栖无脊椎动物多样性格局的主要驱动力。相比之下，环境异质性和扩散因子的作用较弱。能量因子不仅直接影响多样性格局，还通过调节环境异质性、扩散和地理位置间接作用于多样性形成，不同假说对应因子间存在协同效应。

（3）结合多维多样性格局及人类活动强度评估，本论文识别出优先保护与重点关注区域。雅砻江、岷江上游及黄河源头地区多维多样性水平较高且人类干扰较低，应作为底栖无脊椎动物的优先保护区，建议加强生态监测与栖息地保护。淮河中下游、太湖流域及钱塘江下游等地区的多样性受到显著威胁，应通过加强水质治理、实施栖息地恢复及推进流域综合管理等措施，提升区域生态系统健康水平。

综上，本文首次在国家尺度上系统描绘了中国底栖无脊椎动物多维多样性格局，明确了不同维度在空间上的差异，并揭示了以气候能量为主导的驱动机制。这为理解我国淡水生态系统的多维多样性格局及其形成机制提供了新的科学证据，也为流域尺度的生态管理与生物多样性保护策略制定提供了数据支撑。未来应结合长期监测数据与多源信息，进一步探究人类活动对多维多样性格局的动态影响，推动淡水生物多样性保护从静态识别向科学管理与策略优化转化。

该论文以“Energy drives multi-faceted diversity patterns of benthic macroinvertebrates in China with important conservation implications”为题发表于Global Ecology and Conservation 64 (2025) e03951. https://doi.org/10.1016/j.gecco.2025.e03951