科学家发现:河流生物多样性的全新"指示剂"

图片说明：从上到下依次为径流量分布、亚流域位置以及鱼类的分布(图片来源：Nature)

    一个国际科学家小组的最新研究表明，水文地理学数据或许可以作为精确预测生物多样性的“指示剂”。这一发现挑战了人们对生物多样性的现行认识，并为预测气候变化和人类活动对生物多样性模式的影响开辟了一条新的道路。相关论文发表在5月8日的《自然》杂志上。
    
    进行该项研究的是美国普林斯顿大学、美国马里兰大学以及瑞士洛桑联邦理工大学(EPFL)的科学家。他们通过计算机模拟研究证实，河流系统中的鱼类多样性可以用河流网络的地形学和降水量来精确预测。EPFL的Andrea Rinaldo教授表示，一共只有4个参量，“这几乎是‘可笑’的简单模型”，但绝对可以预测所有我们关注的生物多样性特征。
    
    长达3225公里的密西西比-密苏里河流域覆盖美国的31个州，跨越了多种生境类型，沿线的环境条件千差万别。利用美国地质勘测计划获得的地形学数据等现存数据，研究人员确定出该河流网络中的824个亚流域，以及它们内部河流之间的联系方式。另一组源自美国淡水鱼类数据库的数据表明了这些亚流域是否存在433种不同鱼类。最后，研究人员还利用净降水量数据等计算出了每个亚流域的平均径流量。
    
    通过结合上述三组数据并利用计算机模型，研究人员精确预测出了每个亚流域的鱼类栖息容量。令人惊讶的是，这一预测结论与实际上的鱼类分布数据十分吻合，它精确地把握了科学家通常认为的各种复杂的模式。
    
    领导该项研究的普林斯顿大学教授Ignacio Rodriguez-Iturbe表示，“这些结论狠狠地提醒了我们，水和由水动力学造就的地形在决定生命模式中具有‘居高临下’的重要性。”此外，“新的研究结论还会帮助我们确定流域的哪个部分是生物热区，从而应该受到特殊的保护。”
    
    研究人员认为，新的模型是一种可以适用于任何河流系统甚至任何网络的“公式”。而所需要的就是地形学数据和对平均分散行为和栖息容量的评估。除生物多样性外，新的模型可以普遍化到人口迁移或水传播流行病中。
    
    新的研究为联系大规模环境改变和生物多样性提供了一个框架。由全球气候改变造成的降水模式变化可以与新模型中的栖息环境容纳能力相互映射，最终为人们提供一种方式，来评估气候变化如何改变大规模生物多样性模式。类似地，新方法也可以用于评估特定人类活动，比如河流改道和建坝对河流网络生物多样性的影响。