新聞科研進展
沉水植物在淺水湖泊生態(tài)系統(tǒng)中扮演重要角色，人類活動導致了淺水湖泊中沉水植物的大量衰退。水生植物衰退會導致湖泊由清水態(tài)向濁水態(tài)轉變，進而削減生態(tài)系統(tǒng)功能和服務。氣候變化和富營養(yǎng)化等多重脅迫是湖泊水生植物衰退的重要驅動因子，這些因子不僅會直接作用于沉水植物，還會通過作用于浮游植物和附著藻類等間接影響沉水植物生長。而且，多重因子疊加通常會產生協(xié)同作用。但是，目前的研究較多關注一個或者兩個因子，關于多重環(huán)境因子共同作用對淺水湖泊生態(tài)系統(tǒng)影響的研究還非常匱乏。
圖1 中宇宙模擬實驗系統(tǒng)
基于中國科學院水生生物研究所前期開展的氣候變暖和底棲魚類對淺水湖泊生態(tài)系統(tǒng)的研究（Zhang et al. 2022, Journal of Applied Ecology），研究人員繼續(xù)通過中宇宙系統(tǒng)（http://mesocosm.org/mesocosm/wuhan-warming-mesocosm-facility-wwmf/）模擬氣候變暖、熱浪、富營養(yǎng)化和草甘膦除草劑等多重壓力對生態(tài)系統(tǒng)的影響（圖1）。
研究發(fā)現氣候變暖促進了輪葉黑藻的生長，占據上層水體，對下層水體的密刺苦草形成遮蔽，進而抑制了密刺苦草的生長。富營養(yǎng)化促進了浮游植物的生長，通過對光和營養(yǎng)的競爭，抑制了沉水植物的生長，尤其是密刺苦草。除草劑單獨作用對初級生產者生物量沒有顯著影響；但是在與富營養(yǎng)化協(xié)同處理中，相比于升溫處理，熱浪處理顯著促進了浮游植物的生長（生物量為對照組的14.6倍），顯著抑制了沉水植物的生長，尤其是輪葉黑藻（苦草的生物量是對照組的1/2，而輪葉黑藻的生物量是對照組的1/20）。
總的來看，多重環(huán)境壓力的交互影響，不僅取決于因子的組合方式，也受到不同類群生物自身差別的影響。在熱浪、富營養(yǎng)化和除草劑輸入的共同作用下，沉水植物更易衰退。因此，隨著熱浪天氣越來越頻繁，湖泊生態(tài)系統(tǒng)面臨的威脅及其管理和保護變得不確定性更高（圖2）。
圖2 基于結構方程模型的結論匯總
該研究以”Heat waves rather than continuous warming exacerbate impacts of nutrient loading and herbicides on aquatic ecosystems”為題在《Environment International》上發(fā)表（https://doi.org/10.1016/j.envint.2022.107478）。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、博士后科學基金等項目的資助。研究工作由中國科學院水生生物研究所、華中農業(yè)大學、德國IGB研究所等單位合作完成。水生所生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學學科組張培育博士后和王韜博士是共同第一作者，徐軍研究員為通訊作者。