大型底棲動物是河流生態系統中的一個關鍵類群，是研究河流生物群落構建和多樣性格局的模式生物。然而，相比於溫帶（歐洲和北美）和熱帶（南美）地區，關於亞熱帶季風區河流底棲動物群落多樣性維持的研究仍然不足，有關該區域底棲動物物種、功能和系統發育多樣性格局的整合研究鮮見報導。
漢江上遊地處秦巴生物多樣性生態功能區，位於北亞熱帶至暖溫帶的過渡區域，屬生物多樣性研究的熱點區域。該地區亦是南水北調中線工程的水源地，其生態安全受到國家和社會的密切關注。自2010年以來，中國科學院水生生物研究所水生無脊椎動物分類與多樣性學科組一直致力於探索漢江流域底棲動物的群落構建及多樣性維持機制，同時關注人類活動對該類群多樣性格局的影響和改變。近期，該學科組與合作者在相關領域研究中取得一系列重要進展。
在群落構建和多樣性維持方面，研究團隊深入分析了驅動底棲動物群落結構和多樣性格局（物種、功能和系統發育）形成的機制，相關研究發現：1、底棲動物群落受到環境和空間因子的共同驅動，顯示生態位過程和中性過程共同作用於群落構建；2、底棲動物群落對不同生態學過程（環境過濾、質量效應和擴散限制）的響應取決於其自身的功能性狀。環境過濾和擴散限制對弱擴散者影響較大，而質量效應主要作用於底棲動物中的強擴散者；3、底棲動物的擴散路徑亦影響著群落的構建過程。直線距離對群落變化的解釋度優於河網距離和景觀距離，說明成蟲階段的飛行是流域內底棲動物的最主要擴散模式（圖1）；4、底棲動物的物種、功能和系統發育beta多樣性受到不同生態學過程的驅動。物種和系統發育beta受到擴散限制和歷史過程的強烈制約，而功能beta多樣性主要受局域環境的影響（圖2）。
在環境生物評價等應用生態學領域，團隊比較了底棲動物的物種、性狀和多樣性指數（物種、功能和系統發育）在甄別人類幹擾程度中的適用性。研究發現：1、物種和性狀都可以很好地指示流域內的人類幹擾水平，但性狀可以對人類幹擾下群落結構的變化做出更為合理的解釋；2、流域土地利用方式對物種組成影響更大，而局域環境對性狀的影響更大，表明物種和性狀受到不同環境因素的驅動。在生物監測中，應當將群落的物種組成和性狀組成相結合，從而綜合評價不同尺度上環境變化對生物群落的影響；3、流域內的人類幹擾造成了底棲動物物種、功能和系統發育多樣性指數的下降。相比於物種和功能，系統發育多樣性指數對人類幹擾所引起的環境變化更為敏感，因而可以更好地反映幹擾對群落多樣性的影響（圖3）。
以上系列研究論文發表在Limnology and Oceanography、Science of the Total Environment和Ecological Indicators等期刊上。該系列研究獲得中科院重點部署項目、科學技術部基礎資源調查專項、生態環保部多樣性專項、國家自然科學基金項目等資助。
圖1 底棲動物群落相異性與環境、直線、景觀和水網距離的關係
圖2 物種、功能和系統發育beta多樣性對局域、流域、區域環境因子和空間因子的響應
圖3 不同維度多樣性指數對人類幹擾、自然因素、空間過程和種庫限制的響應