科研進(jìn)展
水生所關(guān)于氣候變暖與富營養(yǎng)化協(xié)同影響淺水湖泊浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的機(jī)制研究取得新進(jìn)展
近日,中國科學(xué)院水生生物研究所關(guān)于全球氣候變暖與富營養(yǎng)化協(xié)同作用影響淺水湖泊浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的研究論文”Synergistic effects of warming and eutrophication alert zooplankton predator-prey interactions along the benthic–pelagic interface”在生態(tài)學(xué)經(jīng)典期刊《Global Change Biology》上發(fā)表(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/gcb.15838)
淡水生態(tài)系統(tǒng)正面臨氣候變化及其他多重環(huán)境因子的脅迫,如水體富營養(yǎng)化。但是氣候變化及富營養(yǎng)化如何共同影響水生生物群落及生物間營養(yǎng)關(guān)系,相關(guān)研究比較匱乏,尤其缺少實(shí)驗(yàn)研究。鑒于此,水生所研究人員選取浮游動(dòng)物群落為研究對象,通過中宇宙模擬控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(http://mesocosm.org/mesocosm/wuhan-warming-mesocosm-facility-wwmf/)研究了氣候變暖和富營養(yǎng)化單獨(dú)及聯(lián)合作用,對浮游動(dòng)物中的小型牧食者輪蟲和其捕食者劍水蚤群落動(dòng)態(tài)及相互作用關(guān)系的影響。實(shí)驗(yàn)過程中監(jiān)測了浮游動(dòng)物群落在水體中的豐度以及從沉積物中復(fù)蘇的變化過程。
圖1中宇宙模擬控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
研究發(fā)現(xiàn)富營養(yǎng)化單獨(dú)作用減弱了捕食者(劍水蚤)對小型牧食者(輪蟲)的下行控制作用。相反的,氣候變暖則會(huì)增強(qiáng)捕食者對小型牧食者的下行控制作用,導(dǎo)致浮游動(dòng)物群落中小型牧食者豐度降低。然而這兩個(gè)環(huán)境因子聯(lián)合作用會(huì)使富營養(yǎng)化加強(qiáng)氣候變暖對浮游動(dòng)物群落相互作用的影響效應(yīng),進(jìn)一步增強(qiáng)捕食者對小型牧食者的下行控制作用。作用機(jī)制主要有兩個(gè)方面:第一是氣候變暖通過對浮游捕食者(劍水蚤)和浮游小型牧食者(輪蟲)二者的休眠體的復(fù)蘇過程產(chǎn)生差異化的影響,導(dǎo)致捕食關(guān)系提前。第二是氣候變暖和富營養(yǎng)化協(xié)同作用通過增加捕食者的幼體階段的優(yōu)勢,極大的增加了其幼體發(fā)育成成體過程中的存活率,包括增加所需的食物豐度和縮短發(fā)育時(shí)間。這一發(fā)現(xiàn)對于深入認(rèn)識氣候變暖與其他多重環(huán)境脅迫聯(lián)合作用對水域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能具有重要意義。
圖2 富營養(yǎng)化(P)、氣候變暖(W)、兩因子聯(lián)合作用(WP)對輪蟲(圖A);劍水蚤(圖B);劍水蚤無節(jié)幼體(C)豐度和復(fù)蘇速率的影響效應(yīng)。
該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中科院率先行動(dòng)引才計(jì)劃項(xiàng)目、淡水生態(tài)與生物技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目的資助。研究工作由中科院水生所,華中農(nóng)業(yè)大學(xué),南昌大學(xué),日本北海道大學(xué)、瑞典隆德大學(xué)等單位合作完成。水生所張歡博士是第一作者,徐軍研究員等為通訊作者。