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多重环境压力下云南典型湖泊枝角类群落变化的时空模式识别

施海彬  
【摘要】:近几十年来,云南部分流域内人类活动日益频繁且持续增强,如富营养化的加剧、工业污染、水生植被的退化、外来鱼类引入等多重环境压力,从而导致了湖泊环境与生态功能出现明显变化。浮游动物是水生生态系统的重要组成部分,且处于湖泊食物链的中间环节,是指示湖泊生态系统变化的敏感指标之一。当前针对云南湖泊生态与环境问题已经开展了许多工作,但对浮游动物的现代调查缺乏长期的监测数据,应用湖泊浮游动物指标对多重环境压力的长期驱动模式进行评价的研究较少。因此,急需我们对云南湖泊浮游动物长期变化的响应模式与主要环境压力进行识别,为湖泊的生态修复与流域管理提供基础数据和科学依据。过去的几十年里古湖沼学飞速发展,尤其是针对湖泊沉积物记录开展定量研究已经被广泛用来识别湖泊环境与生态系统的变化模式。枝角类是浮游动物的重要组成,其沉积物记录是古湖沼学中的重要指标之一,能够提供湖泊生态系统响应水体富营养化、鱼类引入、水生植物变化、重金属污染等环境压力的长期历史。因此,本文主要利用沉积物枝角类记录,并结合其他沉积物指标、现代生态环境监测数据和相关数理统计分析,研究云南六个典型大中型湖泊近100年来的生态环境变化历史,并识别云南湖泊枝角类响应多重环境压力的长期模式。本研究的主要研究结果如下:1)星云湖枝角类群落结构变化表明,喜好富营养环境的枝角类物种(如Chydorus sphaericus,Alona rectangular),丰度在自上世纪80年代以来显著上升,而喜好贫营养环境的浮游物种Bosmina.longispina占Bosmina的比例逐渐下降。PCA结果显示湖泊富营养化驱动枝角类群落结构变化达到80%以上,湖泊生产力的变化是驱动枝角类群落变化的主要环境梯度(r2=0.95,p0.001,n=33),水生植被以及湖泊水动力的变化对枝角类群落变化也产生一定的影响。2)现代调查与室内控制实验结果表明,枝角类的浮游种属(如Bosmina与Daphnia)是指示湖泊重金属污染的敏感指标,在我们的沉积物研究结果中得到了证实。在阳宗海与大屯海中,严重的砷污染水平(如水体砷浓度超过100?g/l)可以导致浮游枝角类Bosmina与Daphnia生物量急剧降低(10-100倍),而喜好富营养环境且耐重金属污染物种(如C.sphaericus)的生物量出现增加或持平的趋势。同时沉积物记录表明,近几十年来阳宗海面临的环境压力出现了由富营养化到水体砷污染的转变历程;随着砷污染的持续湖泊浮游生物群落以及生态系统稳定性出现了灾难性的变化。3)对引入银鱼的四个大型湖泊枝角类研究结果表明,在银鱼引种成功的抚仙湖(银鱼占总鱼类产量的比例80%),银鱼引入之后象鼻溞个体大小明显下降;而在银鱼占总鱼类产量的比例较低(如40%)的滇池与星云湖,银鱼引入前后的象鼻溞个体大小总体呈现增加的趋势。进一步的统计分析表明,四个研究湖泊中富营养化(TN)和捕食作用(象鼻溞壳长)对浮游动物长期变化的驱动强度在53.5~81.2%范围内(星云湖较低为32.0%),而下行效应(即鱼类捕食作用)对象鼻溞生物量变化的独立影响随着营养水平的增加而降低,上行效应对象鼻溞生物量的捕食影响在中富营养的洱海最强(46.4%)而在其他湖泊中较为相似(20.6~22.1%),同时区域尺度上上行与下行效应的相互作用强度呈现随湖泊营养水平增加呈现单峰的变化模式。本研究的初步结果表明,在缺乏系统与长期监测数据的湖泊中,枝角类沉积物记录可以有助于识别浮游动物与食物网对多重环境压力(如富营养化、工业污染、鱼类引入等)的长期响应模式,可为该地区开展湖泊生态环境变化研究并为湖泊生态修复工作提供重要的研究指标。


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