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淡水生態(tài)系統(tǒng)包括河流、湖泊和濕地在全球范圍內(nèi)受到了人類活動干擾和氣候變化的影響，導(dǎo)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(huán)境變化尤其敏感，經(jīng)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(qū)域。中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所濕地生物與環(huán)境學(xué)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(tài)效應(yīng)。

圖1 大型動物對淡水生態(tài)系統(tǒng)的影響

研究系統(tǒng)性地闡釋了大型動物對淡水生境結(jié)構(gòu)、生態(tài)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(jié)構(gòu)和水文節(jié)律，提升生境異質(zhì)性，調(diào)控食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)和生物地球化學(xué)循環(huán)過程，對于維持淡水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性發(fā)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(shù)量不足1000。種群數(shù)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(tài)系統(tǒng)功能，導(dǎo)致淡水生境異質(zhì)性下降、食物網(wǎng)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(fù)項目有利于其它物種的保護，實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)功能和服務(wù)價值協(xié)同提升（圖2）。

圖2 恢復(fù)本土大型動物種群對淡水生態(tài)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(tài)和生態(tài)效應(yīng)。結(jié)果表明，全球現(xiàn)存的134種淡水大型魚類中，48%的物種已經(jīng)被引入到其本土分布范圍之外的區(qū)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(qū)（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(nèi)目前尚無減緩趨勢。這些物種的引入多出于經(jīng)濟效應(yīng)驅(qū)動，如水產(chǎn)養(yǎng)殖、休閑垂釣和寵物貿(mào)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(shù)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(jié)果顯示，外來大型魚類通過捕食、競爭和生境結(jié)構(gòu)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(tài)效應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)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(shù)量下降甚至永久性滅絕。外來大型魚類的引入還會導(dǎo)致生境和食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化，進一步威脅引入地區(qū)淡水生態(tài)系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性。相較于負面環(huán)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(shù)量減少或增加；MR：種群滅絕但該效應(yīng)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(guān)鍵生態(tài)過程和生態(tài)系統(tǒng)功能的調(diào)控作用，為淡水生物多樣性保護和生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)提供了科學(xué)依據(jù)。關(guān)于本土大型動物對淡水關(guān)鍵生態(tài)過程和生態(tài)系統(tǒng)功能調(diào)控作用的研究發(fā)表于具有百年歷史的生物學(xué)經(jīng)典期刊Biological Reviews，濕地生物與環(huán)境學(xué)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(guān)于外來淡水大型魚類的生態(tài)效應(yīng)研究發(fā)表于生態(tài)學(xué)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(huán)境學(xué)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(xué)院人才計劃項目（E355S122）、國家建設(shè)高水平大學(xué)公派研究生項目（202008080141）、德國學(xué)術(shù)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.