張宇航，張敏，張海萍，余楊，王永剛，孫仕軍，渠曉東,*

1. 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100038 2. 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，沈陽(yáng) 110866 3. 北京市環(huán)境科學(xué)保護(hù)研究院，北京 100037

大型底棲動(dòng)物具有明顯的地域性，隨著河流等級(jí)、河流地貌的變化，底棲動(dòng)物具有典型的縱向分布特征[1]。人為干擾活動(dòng)會(huì)對(duì)底棲動(dòng)物生物多樣性造成顯著影響，研究大型底棲動(dòng)物的生物多樣性及其空間格局特征，對(duì)于了解底棲動(dòng)物地理區(qū)系、生物多樣性與流域水環(huán)境的保護(hù)和修復(fù)都具有重要的科學(xué)意義。大型底棲動(dòng)物在水生態(tài)系統(tǒng)中具有重要的生態(tài)學(xué)作用，是食物鏈中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)以及信息傳遞起著重要的作用[2]，同時(shí)底棲動(dòng)物具有活動(dòng)范圍較小、容易采集、物種易鑒定、生境高度多樣化、能綜合響應(yīng)人類活動(dòng)干擾等特點(diǎn)[3]，可以在很大的程度上反映整個(gè)河流生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況，并且對(duì)流域水環(huán)境保護(hù)、修復(fù)和管理具有重要的指導(dǎo)作用[4]。

城市河流在人為活動(dòng)的干擾下，其水生生物的物種組成、群落結(jié)構(gòu)和天然生態(tài)系統(tǒng)中受人為干擾程度較小的河流有顯著的差異。通常而言，城市河流底棲動(dòng)物群落的生物多樣性會(huì)顯著降低，敏感物種比例降低甚至消失，寡毛類、搖蚊等耐污物種成為優(yōu)勢(shì)類群[5]。據(jù)Allan[6]、Dudgeon[7]、張勇等[8]對(duì)國(guó)內(nèi)外諸多流域(如，美國(guó)加利福尼亞Secret Ravine河流域、西班牙La Tordera流域、中國(guó)的錢塘江、遼河等流域)城市化后水生態(tài)系統(tǒng)的研究對(duì)比發(fā)現(xiàn)，城市化過程中引起的水質(zhì)污染、水文節(jié)律改變、生境破壞、流域土地利用等是影響底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的主要因素。河流水體受到污染后，導(dǎo)致水體中含有豐富的有機(jī)物，有機(jī)物耗氧分解降低了城市河流水體的溶解氧含量，導(dǎo)致對(duì)氧敏感的襀科、原石蛾科、細(xì)裳蜉科等物種減少甚至消失，耐有機(jī)污染和耐低氧的寡毛類、搖蚊類、蛭類、螺類、片腳類動(dòng)物更容易占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位；污水的排入也促進(jìn)了絲狀細(xì)菌的生長(zhǎng)，導(dǎo)致底棲動(dòng)物的敏感種(如高翔蜉)死亡[9-10]；由于城市化后流域不透水面積的增加，改變了流域自然的水文過程和河流水文自然節(jié)律，水生生物難以在有限的時(shí)間內(nèi)找到庇護(hù)所，降低了水生生物生物量和生產(chǎn)力[11]；城市化過程中水利設(shè)施的建設(shè)改變了河流物理生境結(jié)構(gòu)，其中渠道化是城市河流中最常見的水利工程，造成了生境質(zhì)量下降和單一化。因此，城市化導(dǎo)致了城市河流與天然受人類干擾程度較小的河流底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)存在較大的差異。

目前在國(guó)內(nèi)研究中已經(jīng)開展了許多關(guān)于河流底棲動(dòng)物的研究，但對(duì)于受人為活動(dòng)干擾典型區(qū)域的研究相對(duì)較少。北京市以往對(duì)底棲動(dòng)物的研究中，主要集中在溫榆河、拒馬河、密云水庫(kù)上游等部分河流，缺乏對(duì)北京市整個(gè)區(qū)域河流的宏觀調(diào)查，因此本研究以北京市全市范圍河流為研究區(qū)，主要研究目的為：1)基于大規(guī)模的野外調(diào)查，探討北京市經(jīng)過高強(qiáng)度城市開發(fā)以后，底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征和區(qū)域差異性；2)對(duì)于歷史上研究區(qū)底棲動(dòng)物監(jiān)測(cè)資料的缺乏，提供完整的底棲動(dòng)物監(jiān)測(cè)資料，從而為評(píng)價(jià)北京市河流水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況和水環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)性依據(jù)和支撐。

1 材料與方法 (Materials and methods)

1.1 研究區(qū)概況

本研究區(qū)域?yàn)楸本┦蟹秶鷥?nèi)的河流(115.7° E～117.4° E，39.4° N～41.6° N)，包括永定河水系、大清河水系、潮白河水系和北運(yùn)河水系(見圖1)。氣候?yàn)榈湫偷谋睖貛О霛駶?rùn)大陸性季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，多年平均降雨量為576.4 mm[12]，全年降水的80%集中在夏季6、7、8三個(gè)月。研究區(qū)域中，北京市山區(qū)面積9 973.4 km2，占北京市面積的60.8%，海拔高度在1 000～1 500 m，平原區(qū)面積6 342.3 km2，占北京市面積的39.2%，海拔高度在20～60 m。

圖1 北京市河流采樣點(diǎn)分布Fig. 1 Sampling sites of rivers in Beijing City

1.2 大型底棲動(dòng)物采集及功能攝食類群的劃分

2014年5月—2015年8月間，在研究區(qū)共設(shè)置監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)76個(gè)，主要依據(jù)水系的長(zhǎng)度和密度，分別在永定河水系設(shè)置樣點(diǎn)16個(gè)，北運(yùn)河水系設(shè)置樣點(diǎn)33個(gè)，潮白河水系設(shè)置樣點(diǎn)19個(gè)，大清河水系設(shè)置樣點(diǎn)8個(gè)(見圖1)。每個(gè)采樣點(diǎn)選擇約100 m的河段作為采樣區(qū)域，從上游向下游等距離劃分采樣區(qū)域(共劃分11個(gè)監(jiān)測(cè)斷面)，從11個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中隨機(jī)選取3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，利用定量采樣工具Surber網(wǎng)進(jìn)行定量化采集。然后，再利用半定量采樣工具D型網(wǎng)，對(duì)不同類型生境采集約5 min。將采集的定量和定性大型底棲動(dòng)物樣品分別過40目篩網(wǎng)，經(jīng)過粗挑選后分別放入1 L 樣品瓶?jī)?nèi)，用70%酒精保存后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分類鑒定，絕大多數(shù)物種鑒定到屬或種，寡毛類和線蟲鑒定到綱。

根據(jù)大型底棲動(dòng)物的食性類型，參考Cummins[2]和Barbour等[13]大型底棲動(dòng)物功能攝食類群的分類方法，將大型底棲動(dòng)物劃分為以下5類：刮食者(Scrapers)、撕食者(Shredders)、收集者(Collector-gatherers)、濾食者(Collector-filterers)、捕食者(Predators)。

1.3 大型底棲動(dòng)物統(tǒng)計(jì)分析方法1.3.1 生物多樣性指數(shù)

底棲動(dòng)物群落特征分析采用物種優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、Margalef豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)。

1) Shannon-Wiener多樣性指數(shù)H公式為

(1)

式中ni表示第i種的個(gè)體數(shù)，N表示總個(gè)體數(shù)。

2) Margalef豐富度指數(shù)D公式為

(2)

式中，S表示總物種數(shù)，N表示總個(gè)體數(shù)。

3) Pielou均勻度指數(shù)J公式為

(3)

式中H表示Shannon-Wiener多樣性指數(shù)。

4)優(yōu)勢(shì)度指數(shù)Y

(4)

式中Y為優(yōu)勢(shì)度，fi為該種出現(xiàn)的點(diǎn)位數(shù)占總點(diǎn)位數(shù)之比的百分比，當(dāng)Y>0.02時(shí)，定為優(yōu)勢(shì)種[14]。

1.3.2 數(shù)據(jù)分析

利用聚類分析法分析大型底棲動(dòng)物群落物種組成相似性，利用Sorensen (Bray-Curtis)組間距離進(jìn)行判斷，組間關(guān)聯(lián)使用Ward's method，聚類結(jié)果的差異顯著性檢驗(yàn)利用多響應(yīng)置換過程(MRPP) 進(jìn)行判別[15]，聚類分析前所有的大型底棲動(dòng)物數(shù)據(jù)分別進(jìn)行l(wèi)og(x+1)轉(zhuǎn)化。利用Origin中的單因素方差分析(One-way ANOVA)對(duì)組間總體進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，組間差異性采用Bonferroni檢驗(yàn)，顯著水平設(shè)置為0.05。聚類分析使用PC-ORD 軟件進(jìn)行[16]，其余圖件采用Origin 9.0完成。

2 結(jié)果(Results)

2.1 大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)

北京河流共采集到大型底棲動(dòng)物151個(gè)分類單元，分屬5門9綱67科127屬，其中，昆蟲綱(Insecta)115種，寡毛綱(Oligochaeta)10種，腹足綱(Gastropoda)10種，甲殼綱(Crustacea)7種，蛭綱(Hirudinea)3種，瓣鰓綱(Lamellibranchia)3種，渦蟲綱(Turbellaria)1種，線蟲綱(Nematoda)1種，蛛形綱(Arachnida)1種(見圖2)。水生昆蟲占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，物種數(shù)占比為76.16%，寡毛綱占6.62%，腹足綱占6.62%。從不同類群的相對(duì)豐度來(lái)看，昆蟲綱占69.4%，寡毛綱占18.6%，甲殼綱占9.5%，腹足綱1.7%，其他類群占0.8%。優(yōu)勢(shì)度指數(shù)的分析表明，優(yōu)勢(shì)種分別為搖蚊科幼蟲(larvae of Chironomidae，優(yōu)勢(shì)度0.0367)和霍普水絲蚓(Limnodrilus hoffmeisteri，優(yōu)勢(shì)度0.0331)。

分析大型底棲動(dòng)物功能攝食類群的構(gòu)成發(fā)現(xiàn)，大型底棲動(dòng)物主要由5個(gè)功能攝食類群構(gòu)成，收集者物種數(shù)為66種，捕食者32種，刮食者15種，濾食者10種，撕食者3種，各功能類群的相對(duì)豐度依次為91.8%、1.3%、2.3%、4.5%、0.1%(見圖2)。

2.2 大型底棲動(dòng)物空間分布特征

基于Bray-Curtis方法判別北京河流大型底棲動(dòng)物群落的組間相似性(見圖3)，結(jié)果表明，76個(gè)采樣點(diǎn)被劃分為4組：組1采樣點(diǎn)共24個(gè)，主要分布于潮白河水系的潮河、清水河、黑河等近自然狀態(tài)的河流，具有輕度干擾的山溪型河流底棲動(dòng)物類群特征；組2采樣點(diǎn)共17個(gè)，主要分布于永定河山峽段和北運(yùn)河水系的清河等經(jīng)過生態(tài)修復(fù)的河流，具有中度干擾的山溪型河流兼有城市河流底棲動(dòng)物類群的特征；組3采樣點(diǎn)共20個(gè)，主要分布于北運(yùn)河水系的溫榆河、北沙河、南沙河、涼水河和大清河水系的刺猬河、小清河、拒馬河等河流，具有中度干擾的城市河流兼有山溪型河流底棲動(dòng)物類群的特征；組4采樣點(diǎn)共15個(gè)，主要分布于北運(yùn)河水系的涼水河，小中河、鳳港減河等受人類干擾程度較為嚴(yán)重的河流，具有重度干擾的城市河流底棲動(dòng)物類群特征(見圖1、3)。

從物種組成來(lái)看，總的趨勢(shì)表現(xiàn)為從典型的山區(qū)河流向城市河流過渡當(dāng)中，水生昆蟲表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢(shì)，由于組4出現(xiàn)了較多數(shù)量的搖蚊，導(dǎo)致組3到組4下降趨勢(shì)不明顯；山區(qū)河流和山區(qū)-城市過渡區(qū)中具有較為相似的軟體動(dòng)物類群，城市河流中軟體動(dòng)物物種數(shù)出現(xiàn)減少；其他物種的變化沒有發(fā)現(xiàn)較為明顯的規(guī)律性。

通過對(duì)4組的底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)分析得出，組1群落組成以EPT昆蟲(蜉蝣目Ephemeroptera、襀翅目Plecoptera、毛翅目Trichoptera)為主，相對(duì)豐度為45.9%，其中蜉蝣目占26.5%，毛翅目占19.3%，搖蚊相對(duì)豐度為19.8%；組2、組3均以搖蚊和寡毛類為主，搖蚊相對(duì)豐度分別為55.6%、60.2%，寡毛類相對(duì)豐度分別為25.6%、15.3%；組4搖蚊占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，相對(duì)豐度為82.2%(見圖4)。根據(jù)方差分析顯示，EPT%表現(xiàn)為組1與組3、組4差異顯著(P<0.05)，組2和組3之間差異顯著(P<0.05)，搖蚊%表現(xiàn)為組1與組2、組4差異顯著(P<0.05)，組3和組4之間差異顯著(P<0.05)，寡毛類%、軟體動(dòng)物%組間均無(wú)顯著差異(P>0.05)?；趦?yōu)勢(shì)度指數(shù)的分析表明，組1優(yōu)勢(shì)種分別為熱水四節(jié)蜉、秀麗白蝦和網(wǎng)棲石蛾，組2為直突搖蚊、鉤蝦和長(zhǎng)足搖蚊，組3為搖蚊幼蟲和寡毛類，組4優(yōu)勢(shì)種是以中華搖蚊為代表的搖蚊幼蟲。

圖2 北京河流大型底棲動(dòng)物物種分布與群落組成注：分類階元中I—昆蟲綱；G—腹足綱；O—寡毛綱；C—甲殼綱；R—其他(蛭綱、渦蟲綱、線蟲綱、蛛形綱、瓣鰓綱)；A—收集者；P—捕食者；S—刮食者；F—濾食者；B—撕食者。Fig. 2 The taxa richness and assemblage composition of macroinvertebrates in Beijing riversNote: in classification unit, I—Insecta, G—Gastropoda, O—Oligochaeta, C—Crustacea, R—Other (Hirudinea, Turbellaria, Nematoda, Arachnida, and Lamellibranchia); A—Collector-gatherers, P—Predators, S—Scrapers, F—Collector-filterers, and B—Shredders.

圖3 北京河流大型底棲動(dòng)物聚類分析結(jié)果Fig. 3 Cluster analysis for macroinvertebrate assemblage of rivers in Beijing City

大型底棲動(dòng)物功能攝食類群分析結(jié)果表明：組1的優(yōu)勢(shì)功能攝食類群為收集者和濾食者，相對(duì)豐度分別為60.1%和29.6%；組2、組3、組4的優(yōu)勢(shì)功能類群均為收集者，相對(duì)豐度分別為97.7%、90%、97.5%，對(duì)各組大型底棲動(dòng)物功能攝食類群相對(duì)豐度的空間分布進(jìn)行方差分析，結(jié)果顯示：收集者、捕食者、刮食者、撕食者相對(duì)豐度在各組之間差異不顯著(P>0.05)，濾食者相對(duì)豐度表現(xiàn)為組1與其他3組差異顯著(P<0.05)。

2.3 大型底棲動(dòng)物生物多樣性差異

通過對(duì)大型底棲動(dòng)物生物多樣性分析，結(jié)果表明：物種數(shù)(見圖5A)從典型的山區(qū)河流向典型的城市河流過渡中，具有逐漸下降的趨勢(shì)，由于組4水生昆蟲中的搖蚊物種數(shù)急劇增加，導(dǎo)致組4的物種數(shù)高于組3。Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Margalef豐富度指數(shù)(見圖5B、5D)從典型的山區(qū)河流到山區(qū)-城市過渡區(qū)具有逐漸下降的趨勢(shì)，組4的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Margalef豐富度指數(shù)則高于組3，均勻度指數(shù)(見圖5C)從典型的山區(qū)河流向典型的城市河流過渡中，具有逐漸下降的趨勢(shì)，而組3與組4間沒有明顯的變化趨勢(shì)。

根據(jù)方差分析顯示：物種數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Margalef豐富度指數(shù)的總體方差檢驗(yàn)均顯著不同(P<0.05)。組1的物種數(shù)顯著高于其他3組(P<0.05)，組2和組3物種數(shù)存在顯著差異(P<0.05)，組2與組4、組3與組4間不存在顯著差異(P>0.05)；組1的Pielou均勻度指數(shù)、Margalef豐富度指數(shù)顯著高于組3、組4(P<0.05)，組2與組3存在顯著差異(P<0.05)，組1與組2、組2與組4、組3與組4間不存在顯著差異(P>0.05)；組1、組2的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)顯著高于組3、組4(P<0.05)，組1與組2、組3與組4間不存在顯著差異(P>0.05)。

3 討論(Discussion)

3.1 大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)差異性

北京河流大型底棲動(dòng)物的空間分布表現(xiàn)出明顯的區(qū)域性差異，組1(輕度干擾的山溪型河流底棲動(dòng)物類群)以EPT昆蟲為主，組2(中度干擾的山溪型河流兼有城市河流底棲動(dòng)物類群)、組3(中度干擾的城市河流兼有山區(qū)河流底棲動(dòng)物類群)以搖蚊、寡毛類等耐污種為主，組4(重度干擾的城市底棲動(dòng)物類群)則是以搖蚊為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)類群，且EPT昆蟲的組間變化表現(xiàn)為組1>組2>組3>組4，搖蚊的變化表現(xiàn)為組4>組3>組2>組1，主要原因在于生境條件的利用方式不同和人為活動(dòng)的干擾，導(dǎo)致底棲動(dòng)物群落產(chǎn)生了較大差異。

底棲動(dòng)物的種類組成依賴于河流生境的多樣性和穩(wěn)定性，不同的物理?xiàng)l件支持不同的大型底棲動(dòng)物類群，多樣性的生物棲息地支持多樣性的生物群[17]。結(jié)合北京市河流的地理位置和樣點(diǎn)分布情況，組1樣點(diǎn)主要位于北京市北部山區(qū)的河流，河床底質(zhì)主要以大石塊和卵石為主，生境類型較為多樣化，并且河流受人為干擾程度較小，組3、組4樣點(diǎn)位于典型的城市受干擾的河流中，城市河流渠化現(xiàn)象較為普遍，導(dǎo)致底質(zhì)類型較為單一，底質(zhì)以淤泥為主，而淤泥底質(zhì)孔隙比高，有機(jī)物含量豐富，極適宜于寡毛類和搖蚊等耐污類群生存，致使以EPT昆蟲為代表的敏感種明顯減少。王強(qiáng)等[5]的研究表明在城市河流中以EPT昆蟲為代表的敏感物種完全消失或者明顯減少，寡毛類、搖蚊等少數(shù)耐污染物種成為優(yōu)勢(shì)類群。這一結(jié)論在美國(guó)Secret Ravine河流域和中國(guó)的太湖流域的研究中得到了驗(yàn)證[18-19]。組2樣點(diǎn)主要位于山區(qū)向城市過渡的區(qū)域，搖蚊相對(duì)豐度為55.6%，主要是由清河上的4個(gè)點(diǎn)位所貢獻(xiàn)，從調(diào)查來(lái)看，清河等城市河流前期已經(jīng)開展了系統(tǒng)的生態(tài)修復(fù)，河流的底棲動(dòng)物多樣性有所增加，表現(xiàn)出了與中度干擾的山區(qū)河流底棲動(dòng)物較為相似的類群組成特征。另外拒馬河、古城河等底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)從上游到下游具有明顯的差異，拒馬河上、中、下游3個(gè)樣點(diǎn)分別屬于組1、組2、組3底棲動(dòng)物類群，古城河上、下游2個(gè)樣點(diǎn)分別屬于組1、組3底棲動(dòng)物類群，造成群落結(jié)構(gòu)變化的主要因素是高強(qiáng)度的人為擾動(dòng)。

3.2 大型底棲動(dòng)物功能攝食類群差異性

北京河流共劃分出5種功能攝食類群，其中收集者相對(duì)豐度明顯高于其他類群，組2、組3、組4的收集者相對(duì)豐度高達(dá)90%以上，組1的收集者相對(duì)豐度也高達(dá)60%以上。收集者以沉積態(tài)的細(xì)有機(jī)顆粒為食，功能攝食類群構(gòu)成的單一化，指示了食物來(lái)源的單一化和生境的單一化[20-23]。組4屬于典型的城市河流，組2、組3也具有一定的城市河流特點(diǎn)，北京市河流由于受到渠道化和閘壩調(diào)控的影響，河流水面較寬，水體流速較緩，有機(jī)碎屑容易沉積，為集食者提供了豐富的食物來(lái)源，滿足了集食者攝食要求，致使組2、組3、組4收集者占比極高。組1山區(qū)河流底棲動(dòng)物類群收集者占比也相對(duì)較高，由此推斷組1山區(qū)河流生境細(xì)顆粒物沉積較為普遍，表明山區(qū)河流面源污染和水土流失現(xiàn)象較為普遍。組1的刮食者相對(duì)豐度(僅為6.7%)明顯高于其他3組，主要是由于山區(qū)河流中卵石具有較大的表面積，可以滯留較多的粗顆粒有機(jī)物，附生更多的藻類和水生植物，為刮食者提供食物來(lái)源，而城市河流底質(zhì)以淤泥為主，形成了以收集者為主的攝食功能類群結(jié)構(gòu)。另外研究發(fā)現(xiàn)整個(gè)北京河流撕食者、濾食者、捕食者相對(duì)豐度(5.9%)極低，表明以凋落物、漂浮性的細(xì)有機(jī)顆粒、捕食性的底棲動(dòng)物為食的類群出現(xiàn)了較為明顯的退化。這與美國(guó)、韓國(guó)以及澳大利亞等國(guó)家和地區(qū)[24-27]對(duì)城市河流底棲動(dòng)物攝食類群的研究結(jié)果一致：城市化后撕食者、濾食者、捕食者比例一般會(huì)明顯減少，集食者比例將增加，并且常成為優(yōu)勢(shì)類群，部分功能攝食群甚至?xí)驗(yàn)楦蓴_強(qiáng)度過大而消失。

圖4 北京市河流中各分組間大型底棲動(dòng)物物種與相對(duì)豐度Fig. 4 The taxa richness and relative abundance of macroinvertebrates among different groups of rivers in Beijing City

圖5 北京市河流不同分組間大型底棲動(dòng)物群落多樣性指數(shù)箱線圖注：□為平均數(shù)；箱體中橫線為中位數(shù)；箱體為25%～75%分布范圍；箱體上字母為組間差異。Fig. 5 The box-whisker plots of indices of macroinvertebrate biodiversity among the different groups of rivers in Beijing CityNote：the square represented the average value, the horizontal line is the median value, the box range from 25% to 75% of the distribution, and the letters represented the significance of differences among different groups.

3.3 大型底棲動(dòng)物多樣性差異

關(guān)于城市化造成的大型底棲動(dòng)物生物多樣性的下降，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)開展了大量的研究[28-32]，研究表明城市化對(duì)河流造成的干擾強(qiáng)度與底棲動(dòng)物豐富度、科/屬的多樣性、香農(nóng)指數(shù)等指標(biāo)存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。北京山區(qū)河流的底棲動(dòng)物生物多樣性顯著高于城市河流，主要是由于城市化過程中，河流渠化、水壩、橋梁等水利工程設(shè)施的建設(shè)破壞了河流底棲動(dòng)物的生境，致使底棲動(dòng)物生物多樣性下降。河道渠化增加了流水對(duì)河床的沖刷作用，導(dǎo)致河床中的石塊和大型木質(zhì)殘?bào)w減少，底棲動(dòng)物難以找到附著的底質(zhì)，導(dǎo)致底棲動(dòng)物多樣性降低。另外城市內(nèi)的水壩以低水頭水壩數(shù)量居多，目的在于構(gòu)建濱水景觀，而低水頭水壩破壞了城市河流的縱向連通性，使得蓄水區(qū)河床底質(zhì)生境均質(zhì)化，降低了底棲動(dòng)物的完整性[33-34]。城市河流水體污染也是導(dǎo)致底棲動(dòng)物生物多樣性降低的主要原因。河流是城市化過程中流域內(nèi)污染物的主要匯集區(qū)，底棲動(dòng)物直接在水體里攝食，體壁透水性強(qiáng)，大部分甚至全部生活史都離不開水體，且活動(dòng)能力一般弱于陸生動(dòng)物，城市河流水質(zhì)受到人為干擾等因素影響后，水質(zhì)發(fā)生變化將最先作用于底棲動(dòng)物，即使是微小低水平的污染，對(duì)河流生物多樣性的影響也是負(fù)面的，特別是對(duì)于敏感物種的影響是致命的，例如河流污染物的增多會(huì)導(dǎo)致水體中離子濃度升高，改變了水體滲透壓，對(duì)敏感類群造成脅迫[35]，Miserendino等[36]發(fā)現(xiàn)在中等濃度的氨氮水體中搖蚊以直突搖蚊亞科種類為優(yōu)勢(shì)種，高濃度的氨氮水體中則為搖蚊亞科種類。通過本研究的對(duì)比，河流大型底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)和生物多樣性可較為敏感地指示環(huán)境狀況的變化，是較為理想的環(huán)境修復(fù)指示物種。