综述：巴西淡水中基于大型无脊椎动物的评估：一项系统性综述

《Water Biology and Security》：Macroinvertebrate-based assessments in Brazilian freshwaters: A systematic review

　　这篇系统性综述全面梳理了巴西淡水生态系统利用大型无脊椎动物作为生物指示剂的研究现状。文章遵循PRISMA指南，分析了截至2023年6月的175篇文献，揭示了研究在时间上的增长趋势和空间上的不均衡分布（主要集中在巴拉那河流域）。综述指出，研究多采用科级分类学分辨率，并侧重于物种丰富度、多样性等结构指标，而功能多样性等指标应用较少。文章总结了城市化与农业活动导致的水质和栖息地变化是主要人为压力源，为这个生物多样性巨国的淡水生态监测与保护政策提供了关键见解。

　　

引言：淡水生态系统面临的威胁与生物监测的重要性

淡水生态系统，如河流、溪流、湖泊、池塘和湿地，提供了支持经济和维持多种水生生物生存的基本生态系统服务。然而，持续的人为压力源已经损害了这些系统的生态完整性，影响了其物理、化学和生物组成部分。其结果是，淡水生态系统正经历着比陆地和海洋环境更高的生物多样性丧失速率。

在巴西，如同世界许多地区一样，自然资源开采、城市化、农业、筑坝和森林砍伐等人类活动驱动了淡水生态系统的巨大变化。这些变化包括水文状况的扰动、侵蚀和淤塞、富营养化、化学污染以及河岸植被的退化。这些环境改变对水生生物多样性产生了负面影响，例如物种丰富度的下降和功能组成的变化。

为了在这个拥有高度淡水生物多样性的国家改进监测和保护政策，加深对人为压力源如何影响淡水群落的理解至关重要。这一过程的一个关键组成部分是生物监测，即评估生物群对当前条件的响应。在这些生物监测方法中，底栖大型无脊椎动物是全球范围内最广泛使用的生物类群之一。

研究方法：系统性文献回顾

本研究系统性地检索了评估人为活动对大型无脊椎动物群落影响的文献，并遵循了系统综述和荟萃分析优先报告项目指南。检索策略包括Scopus和Web of Science两个数据库，时间截至2023年6月，语言为英语或葡萄牙语。经过初筛、去重和全文审查，最终有175篇文章被纳入分析。

从这些文章中，研究者提取了多项信息进行评估，包括：出版年份、发表期刊、研究开展的巴西水文区域、淡水环境类型、研究类型、研究持续时间、使用的分类学分辨率、应用的生物指标和指数，以及人为压力源的类型和来源。

结果揭示的研究趋势与模式

时空分布与期刊发表

分析显示，相关研究数量随时间推移而增加，尤其是在2007年之后呈现出稳定的上升趋势。观测性研究自1980年代起占主导地位，而实验性方法直到2006年才出现。就研究持续时间而言，短期研究（<1年）占绝大多数（130篇），而长期研究（>10年）仅有2篇。

在研究的地理分布上，表现出明显的偏差。巴拉那水文区域的研究数量最多，达到61篇。相比之下，大西洋东北部西区水文区域仅有2篇研究，而帕纳伊巴和大西洋东部水文区域则完全没有相关研究。

这些研究成果发表在77种科学期刊上。其中，《Brazilian Journal of Biology》、《Ecological Indicators》和《Hydrobiologia》各发表了15篇文章，是发表该主题文章最多的期刊。

水体类型与生物指标

在研究的淡水环境类型中，溪流是最常被研究的环境（110篇），其次是河流（36篇）、人工水库（26篇）和泻湖（16篇）。跨所有水文区域，溪流都是最常研究的环境，仅有两个例外。

在分类学分辨率方面，大多数研究使用科作为鉴定大型无脊椎动物的最低水平，其次是属。使用物种水平的研究很少，而目和纲/亚纲水平的使用则更少。

在用于评估大型无脊椎动物对人为压力源响应的生物属性中，分类学丰富度和多样性是最常用的指标（130篇），其次是丰度、密度和生物量（104篇），以及群落组成（68篇）。相比之下，营养群和功能多样性的应用较少，分别出现在25篇和14篇文章中。

人为压力源及其来源

最常报告的压力源类型是水质变化（83篇），其次是栖息地质量变化（70篇）。生态相互作用方面的研究较少。压力源的人类来源分析表明，城市化（86篇）和农业/牧场/畜牧业活动（78篇）是最常见的压力源，其次是筑坝（26篇）、采矿（11篇）和生物入侵（9篇）。渔业/生物开采、旅游和气候变化相关的研究则很少涉及。

讨论：研究发现的意义与未来方向

总体趋势与地理偏差

研究发现，尽管相关出版物数量在近年来有所增加，反映了科学界对利用大型无脊椎动物评估巴西淡水生态系统的兴趣日益增长，但这些研究在空间分布上并不均衡。这种地理偏差可能与巴西东南部和南部地区大学和研究生项目的集中有关，这些地区往往拥有更多活跃的研究团队。某些水文区域缺乏研究也可能与其自然环境特征有关。

长期生态研究对于检测生态系统和群落属性随时间的趋势和变化起着基础性作用。然而，本综述揭示，巴西大多数利用淡水大型无脊椎动物评估人为压力源的科学研究都是观测性的和短期的。长期研究和实验性研究的缺乏是一个重大挑战，尤其是在巴西这样一个拥有极高淡水生物多样性的国家。

分类学分辨率与生物指标的权衡

研究发现，大多数研究使用科和属作为分类学分辨率水平。在生物监测中使用较粗的分类水平具有时间效率和易于在常规监测项目中实施的优势，因为精细水平的鉴定通常需要更高的成本、更长的处理时间和更高的分类学专业知识。在拉丁美洲，对水生大型无脊椎动物区系的不完全了解是一个重大挑战，这使得在属级尤其是种级水平上进行鉴定变得困难。

在生物指标方面，大多数研究集中在丰富度、多样性等分类学指标以及丰度上。这一趋势很可能是因为这些指标被科学界所熟知和广泛接受，并且通常对人为干扰敏感。尽管功能多样性作为理解生物多样性功能方面的一种有价值的方法已获得认可，但基于功能性状的方法在生物监测中的应用仍然不如传统的分类学多样性测量方法普遍。

主要压力源的影响

大多数研究集中在栖息地和水质变化上，这些变化主要由城市化和农业及畜牧业活动驱动。城市化通过改变水生生态系统的物理和化学特征对淡水大型无脊椎动物的多样性产生负面影响。将林地转化为农业、牧场或畜牧业用地涉及河岸植被的移除，这会带来一系列后果，例如到达溪流的太阳辐射增加、水温改变以及外来有机质输入量和质的变化。

综述还指出，由筑坝引起的水文变化更多与巴拉那水文区域相关，这很可能因为它是巴西筑坝最多的区域。水坝破坏了河流的连续性，导致物种组成和生态系统功能的变化。此外，水坝和水库常常增加了入侵物种的流行。

总结与展望

本综述表明，尽管巴西淡水生态系统面临着不同类型的人为压力，但科学研究存在地理偏差，导致某些区域在科学研究中的代表性不足，这可能低估生态退化程度并忽视环境影响。尽管巴西水生生态系统具有环境和经济重要性，但实验性和长期研究仍然稀缺，限制了识别强因果关系和评估累积影响的能力。此外，本综述指出需要将研究扩展到评估较少的区域，并整合基于功能多样性的方法，以提供关于生态影响的更全面信息。这项研究强化了大型无脊椎动物作为生物指示剂的相关性，并突出了知识差距，为未来的研究提供了指导方针，支持像巴西这样具有大陆尺度的生态多样性国家的淡水生态系统保护与监测战略。