西欧海岸沙丘植物伴生无脊椎动物群落结构的驱动因素：从生物地理格局到局域生态过程的多尺度解析

《npj Biodiversity》：Drivers of plant-associated invertebrate community structure in West-European coastal dunes

编辑推荐：本研究通过分层采样和联合物种分布模型(JSDM)，揭示了生物地理区系是影响欧洲海岸沙丘优势植物Ammophila arenaria伴生无脊椎动物群落的首要驱动因子(解释62.4%变异)，其次为宿主植物覆盖度(12.2%)和活力(7.2%)。研究创新性地发现特化种与广布种间的负向共现模式，为基于自然的海岸防护工程中优化沙丘植被配置提供了生态学依据，成果发表于《npj Biodiversity》。

　　在动态变化的沿海生态系统中，沙丘植被作为抵御风暴潮的自然屏障，其生态功能与生物多样性维持机制亟待阐明。欧洲海岸广泛分布的沙丘构建者——滨草(Ammophila arenaria)，通过形成单优群落维持沙丘稳定性，但其伴生的无脊椎动物群落组装规律仍存在多尺度认知空白。传统研究多聚焦单一空间尺度的环境过滤作用，而忽视生物地理历史、宿主植物特性与种间互作的协同效应。比利时根特大学领衔的国际团队沿北海-英吉利海峡海岸带开展跨6个生物地理区、44条样带、588个样点的分层采样，结合距离约束冗余分析(db-RDA)和贝叶斯联合物种分布模型(HMSC)，首次系统解析了多尺度因子对沙丘无脊椎群落的相对贡献。

研究采用标准化的15秒扫网+5分钟地面采集法获取15,726号无脊椎动物标本(涵盖632个分类单元)，通过高分辨率植被地图量化宿主植物的空间配置参数(50m半径范围内的Moran's I指数和覆盖度P%)，并建立5级活力评分体系。关键分析技术包括：1)基于Bray-Curtis距离的PERMANOVA解析群落变异来源；2)HMSC框架下的多响应广义线性混合模型，整合系统发育树(Grafen法)和功能性状(体型大小、营养类群)；3)10折交叉验证评估模型预测性能(Tjur's D和AUC-PR指标)；4)潜变量模型检测残差物种共现网络。

"生物地理区系主导群落结构"部分显示，经度梯度驱动的区系差异解释62.4%的物种出现变异，其中软体动物在富含石灰的佛兰德沙丘(比利时)和布洛涅(法国)显著富集，而节肢动物响应更具异质性。英国样点的特有种Tenuiphantes tenuis(皿蛛科)分布模式暗示海峡隔离效应与气球扩散行为的交互作用。"宿主植物特性筛选物种"章节揭示24.3%的变异源自局域因子：滨草覆盖度呈单峰响应(最优值约50%)，如沙丘专性种Theba pisana(蜗牛)；活力选择存在营养级分化，蚜虫Laingia psammae等植食者偏好高活力植株，而等足目Porcellio scaber等腐食者倾向枯落物富集区域。"系统发育保守性与功能性状"分析表明49%的环境响应变异可用系统发育关系解释，但体型大小仅通过活力交互项(β=0.32)微弱影响分布。"残差共现网络"检测到两个显著负相关集群：广布种集群(含71%物种如Coccinella septempunctata)与沙丘专性种集群(含Psammotetix maritimus等6种)，暗示优先效应或未测微环境因子驱动生态位分化。

讨论部分强调了三重创新价值：方法论上，JSDM克服传统多元分析对稀有物种信息的损失，揭示出特化种与广布种间的拮抗格局；机制上，证实沙动态通过调控滨草空间构型(覆盖度P%与Moran's I)产生级联生态效应；应用层面，指出50%植被覆盖的斑块化配置可协同优化固沙功能与多样性保护。研究为海岸带"基于自然的解决方案"提供了量化设计依据，后续需整合植被遗传背景与土壤生物互作网络以完善预测模型。