中國科學院東北地理與農業生態研究所在淡水大型動物多樣性變化的生態效應研究中取得進展
淡水生態系統包括河流、湖泊和濕地在全球范圍內受到了人類活動干擾和氣候變化的影響，導致生境退化和生物多樣性快速下降。淡水大型動物（即最大體重能達到30kg的動物，如鱘魚、鱷魚、巨型龜類、江豚、河貍和大鯢等）對環境變化尤其敏感，經歷了明顯的本土種群豐度下降和分布范圍縮減。此外，越來越多的淡水大型動物被引入到其本土分布范圍之外的區域。中國科學院東北地理與農業生態研究所濕地生物與環境學科組圍繞全球淡水大型動物多樣性開展了一系列研究，旨在深入了解其多樣性變化的生態效應。
圖1 大型動物對淡水生態系統的影響
研究系統性地闡釋了大型動物對淡水生境結構、生態過程和功能的影響（圖1）。例如，大型動物通過踩踏、筑壩、掘穴和筑巢等活動改變生境結構和水文節律，提升生境異質性，調控食物網結構和生物地球化學循環過程，對于維持淡水生態系統穩定性發揮著重要作用。然而，全球淡水大型動物本土種群相對豐度在1970至2012年間下降了88%，眾多鱘魚、鱷魚和巨型龜類物種具備自然繁殖能力的成熟個體數量不足1000。種群數量的減少和大型個體的缺失會直接削弱這些物種支撐的生態系統功能，導致淡水生境異質性下降、食物網簡化和物種擴散受阻。由于大型動物如鱘魚、江豚、河馬、河貍和鱷魚等能作為旗艦種和傘護種提升淡水生物多樣性保護，基于大型動物的保護和修復項目有利于其它物種的保護，實現生態系統功能和服務價值協同提升（圖2）。
圖2 恢復本土大型動物種群對淡水生態過程和自然對人類貢獻（NCP）的影響
研究團隊還重點探究了淡水大型魚類作為外來物種的引入動態和生態效應。結果表明，全球現存的134種淡水大型魚類中，48%的物種已經被引入到其本土分布范圍之外的區域。全球59%的主要流域均有外來大型魚類引入，且美國和西歐是引入熱點地區（圖3）。淡水大型魚類作為外來物種的引入速率在1960年后快速增加，且在全球范圍內目前尚無減緩趨勢。這些物種的引入多出于經濟效應驅動，如水產養殖、休閑垂釣和寵物貿易等。
圖3（a）全球各主要流域（level-3 HydroBASINS）外來淡水大型魚類物種數量；（b）最被廣泛引入的 10 種外來大型魚類。
EICAT（Environmental Impact Classification for Alien Taxa）評估結果顯示，外來大型魚類通過捕食、競爭和生境結構改變等多重機制對本地淡水物種造成了負面影響（圖4a）。在生態效應監測數據滿足EICAT評估要求的案例中，58%的外來大型魚類造成了本土淡水物種的種群數量下降甚至永久性滅絕。外來大型魚類的引入還會導致生境和食物網結構的變化，進一步威脅引入地區淡水生態系統的完整性和穩定性。相較于負面環境影響，外來大型魚類對本地物種正面影響的記錄較少（圖4b）。
圖4 基于EICAT和EICAT+框架評估的各外來淡水大型魚類物種對本土物種的影響機制。MC/ML+：無明顯影響；MN/MN+：個體適合度下降或增加；MO/MO+：種群數量減少或增加；MR：種群滅絕但該效應在外來物種被清除后可逆；MV：種群永久性滅絕。
該系列研究揭示了淡水大型動物對關鍵生態過程和生態系統功能的調控作用，為淡水生物多樣性保護和生態系統修復提供了科學依據。關于本土大型動物對淡水關鍵生態過程和生態系統功能調控作用的研究發表于具有百年歷史的生物學經典期刊Biological Reviews，濕地生物與環境學科組何逢志研究員為第一作者和通訊作者，陳星特別研究助理為文章合作作者。關于外來淡水大型魚類的生態效應研究發表于生態學頂級期刊Global Change Biology，陳星特別研究助理為第一作者，何逢志研究員為通訊作者。濕地生物與環境學科組武海濤研究員為研究提供了重要支持。研究得到了中國科學院人才計劃項目（E355S122）、國家建設高水平大學公派研究生項目（202008080141）、德國學術交流總署博士后項目(DAAD PRIME)等項目的資助。
論文信息：
1.?He,F.*,Svenning,J. C.,Chen,X.,Tockner,K.,Kuemmerle,T.,le Roux,E.,Moleón,M.,Gessner,J. & J?hnig,S. C. (2024). Freshwater megafauna shape ecosystems and facilitate restoration. Biological Reviews. 99(4),1141-1163. https://doi.org/10.1111/brv.13062.
2.?Chen,X.,Evans,T. G.,Jeschke,J. M.,J?hnig,S. C.,& He,F.* (2024).?Global introductions and environmental impacts of freshwater megafish. Global Change Biology,30(4),e17289.?https://doi.org/10.1111/gcb.17289.
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