揭开底栖硅藻群落中稀有物种的神秘面纱：格局、过程与网络的深度探索

《Biodiversity and Conservation 3.0》：Role of rare species in benthic diatom communities: patterns, processes and networks

为解决淡水生物多样性丧失，尤其是稀有物种受威胁，且水生藻类生态学中稀有物种基础知识缺失的问题，研究人员开展了多瑙河河网底栖硅藻群落稀有物种的研究。结果发现稀有物种在群落结构和功能中作用关键。该研究对保护水生生物多样性意义重大。

　　在地球生物多样性的奇妙拼图中，淡水生态系统占据着独特而关键的位置。然而，如今淡水生物多样性正面临着严峻的挑战，其丧失速度竟是陆地生态系统的五倍之多，其中稀有物种更是首当其冲，成为这场生物多样性危机的 “重灾区”。在水生藻类生态学领域，关于稀有物种的基础认知近乎空白，这无疑给相关保护策略的制定蒙上了一层阴影。

为了填补这一知识空白，来自多个研究机构的科研人员携手合作，以多瑙河河网系统的底栖硅藻群落为研究对象，开启了一场意义非凡的探索之旅。他们的研究成果发表在《Biodiversity and Conservation》上，为我们深入了解稀有物种在生态系统中的角色提供了宝贵的线索。

研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先，在样本采集方面，他们选取了多瑙河及其流域，在匈牙利和克罗地亚的 100 个采样点进行了样本收集，涵盖不同土地利用类型和生态状况的区域。采集的底栖硅藻样本经处理后，利用显微镜观察计数，确定物种相对丰度。同时，采用 Rabinowitz 的分类方法及 Maciel 的稀有度指数（如地理范围指数 GRI、栖息地特异性指数 HSI、种群大小指数 PSI 等）对稀有物种进行分类。此外，运用多种统计分析方法，如基于二元数据计算 S?rensen 不相似度，采用 SDR（Similarity, richness Difference and Replacement）单纯形法分析 β- 多样性，构建物种共现网络（SPIEC-EASI）来研究群落结构等 。

研究结果具体如下：

• 稀有物种类型和模式：在 183 个样本中，共鉴定出 409 种硅藻，分属 84 个属。稀有物种数量随样本中物种总数增加而显著增多，但在每个样本中，常见物种数量仍多于稀有物种。多数稀有物种来自物种数较少（<11）的属。多瑙河河网系统中的硅藻物种，其种群大小指数值较高，而栖息地特异性指数值和地理范围指数较低。约 50% 的底栖硅藻物种在某些方面属于稀有物种，其中多数因种群小而稀有，部分为栖息地专家种或地理受限种。
• 稀有物种在群落变异性中的作用：通过计算 S?rensen 不相似度发现，各稀有物种亚群落的不相似度显著高于常见物种亚群落。稀有物种对群落总变异性的贡献明显高于常见物种，小种群物种（SP）和地理受限物种（GR）贡献约 50%，绝对稀有物种（AR）贡献约 40%，栖息地专家物种（HS）贡献约 25%。
• 稀有和常见物种的 β- 多样性：β- 多样性分析表明，稀有硅藻亚群落的 β- 多样性显著高于常见物种亚群落。小种群物种的 β- 多样性主要由丰富度差异和物种替换组成，而栖息地专家物种、地理受限物种和绝对稀有物种亚群落的 β- 多样性几乎完全由丰富度差异和物种替换决定，其相似性成分几乎为零。
• 硅藻群落的网络分析：底栖硅藻群落构建了复杂的网络结构，网络平均度为 6.58，平均接近中心性为 0.0006，平均中介中心性为 584.9。大多数物种（356 种）在群落中起中性作用，核心物种（34 种）主要由稀有物种构成，常见物种多处于群落边缘。

研究结论和讨论部分表明，底栖硅藻作为淡水生态系统中重要的生物类群，为生态系统提供诸多服务。稀有硅藻物种虽研究较少，但却是群落和生态过程的关键元素。此次研究首次详细揭示了稀有硅藻物种的分布模式、在群落结构和多样性中的作用。研究还发现，稀有物种是维持群落变异性和 β- 多样性的重要因素，在生态网络中具有核心地位，这一结果与传统的 “优势物种主导生态过程” 观点相悖。

然而，研究也存在一定局限性。如采样方法、分类学变化、稀有物种定义不统一等因素会影响研究结果的准确性和可比性。尽管如此，该研究为后续深入了解稀有物种生态学和保护水生生物多样性提供了重要的基础，也为相关研究指明了方向，激励更多科研人员关注稀有物种，探索其在生态系统中的奥秘，为生物多样性保护贡献力量。