Responses of freshwater ecosystems to global change: research progress and outlook

全球变化已经通过提高水温、改变降水格局和水流状况、促进物种入侵、增加极端事件, 对不同的淡水生态系统造成严重的威胁。该文将全球变化背景下淡水生态学的主要研究内容归纳为: (1)全球变化各要素对个体、种群、群落及至生态系统水平的影响; (2)全球变化过程中生态系统生物地球化学循环的改变; (3)淡水生态系统对全球变化的适应对策。最近10-15年淡水生态系统与全球变化研究快速发展, 取得的重要突破有: (1)阐明淡水生态系统结构与功能对全球气候变化尤其是水温升高的响应过程与机制; (2)揭示淡水生态系统(湿地、湖泊、河流等)是全球碳循环的重要组成部分, 在全球变化因素的影响下呈现有机碳埋藏减少和矿化速率提高。今后的研究中, 需要进一步加强对淡水生态系统全要素的系统观测与整合; 开展以“河流”为介质耦合多系统的碳输运和转化过程研究; 强化基础理论研究揭示淡水生态系统对全球变化的适应机制。     

淡水生态系统对全球变化的响应:研究进展与展望

全球变化已经通过提高水温、改变降水格局和水流状况、促进物种入侵、增加极端事件,对不同的淡水生态系统造成严重的威胁。该文将全球变化背景下淡水生态学的主要研究内容归纳为:(1)全球变化各要素对个体、种群、群落及至生态系统水平的影响;(2)全球变化过程中生态系统生物地球化学循环的改变;(3)淡水生态系统对全球变化的适应对策。最近10–15年淡水生态系统与全球变化研究快速发展,取得的重要突破有:(1)阐明淡水生态系统结构与功能对全球气候变化尤其是水温升高的响应过程与机制;(2)揭示淡水生态系统(湿地、湖泊、河流等)是全球碳循环的重要组成部分,在全球变化因素的影响下呈现有机碳埋藏减少和矿化速率提高。今后的研究中,需要进一步加强对淡水生态系统全要素的系统观测与整合;开展以"河流"为介质耦合多系统的碳输运和转化过程研究;强化基础理论研究揭示淡水生态系统对全球变化的适应机制。     

淡水生态系统水溶性有机碳对全球变化的响应研究进展

淡水生态系统水溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)是全球碳循环的重要组成部分,也是淡水生态系统异养生物物质和能量来源,其对全球变化的响应很大程度上影响着全球碳汇的大小和淡水生态系统结构和功能。过去对陆地生态系统碳循环的研究较多,而有关淡水生态系统碳循环,特别是淡水生态系统DOC在全球碳循环中的作用及其对气候变化的响应研究相对缺乏。本文综述了近年全球变化对淡水生态系统DOC的影响,以及淡水生态系统DOC对全球变化的反馈。指出了全球变化各因子对淡水生态系统DOC的影响存在交互作用,各因子的影响程度也会随时间、空间而变化。淡水生态系统DOC对全球变的反馈程度也存在时空变异,但该方面的研究十分有限,反馈机制不十分清楚。基于目前研究,本文提出今后值得深入研究的三个方面,即:(1)扩展研究区域和范围,了解DOC在不同区域淡水生态系统中的动态变化特征;(2)加强全球变化对淡水生态系统DOC的组成和结构特征影响的研究;(3)深入研究淡水生态系统DOC对全球变化的反馈程度和机制。     

淡水湖泊附着藻类生态学研究进展

附着藻类是淡水生态系统初级生产者的主要组成部分,对淡水生态系统营养盐循环及沉水植物分布具有重要的影响。本文对近年来淡水湖泊生态系统中附着藻类群落组成、生态功能以及主要影响因子进行了分析,从附着藻类种群结构入手,指出附着藻类通过改变群落中优势种的组成来适应不同的环境,阐述了附着藻类在湖泊生态系统营养盐循环中的作用及其与沉水植物之间的关系。针对淡水湖泊富营养化问题,提出了今后附着藻类生态学研究应侧重于:主要因子(如弱光、高浓度的营养盐等)的交互作用对附着藻类的影响,原位实验方法弄清楚附着藻类在湖泊生态系统碳、氮、磷生物地球化学循环中的作用,以及富营养湖泊附植藻类与沉水植物相互作用的机理。     

淡水生态系统中的若干生物多样性问题

淡水生态系统,包括河流和湖泊等内陆水体,较陆地生态系统和海洋生态系统更具封闭性,自我反馈能力较弱,稳定性较低,显得特别脆弱。然而淡水资源又是人类赖以生存的最为重要的资源之一,它关系到饮水、灌溉、航运、发电、渔业、旅游和工业、生活用水等重大问题。近几十年来。由于森林砍伐造成的水土流失,由于围湖造田造成的水域面积缩减,     

流域生态学研究内容的整体表述

流域,作为一个在自然地理方面有着频繁的物质、能量交换,普遍存在因果关系的特殊区域,其经济开发日益受到人们的重视。长江流域最大的特点是丰富的水资源。但水体常作为水透明的、异质的嵌块在景观地图上被描绘,而水体科学家不常借用景观生态学的工具和概念解释它们。因为淡水生态系统格局很难被看到（多一个水的介质、可视的格局也很短暂）,而且淡水是陆地海洋的“生境岛屿”（空间上断裂、功能上隔离）。也由于水生态系统的脆     

淡水鱼类功能生态学研究进展

在全球变化和人类活动的影响下,生物多样性正以前所未有的速度丧失,全球生物正经受第六次生物多样性危机。淡水生态系统是最脆弱的生态系统之一。淡水鱼类作为淡水生态系统的重要组成部分,承受着日趋严重的气候变化、栖息地退化、生物入侵和过度捕捞等压力,面临巨大的威胁。在此背景下,如何准确评估鱼类种群和群落对环境变化的响应,以及鱼类群落结构和功能的变化对生态系统功能的影响是淡水鱼类多样性和淡水生态系统保护的关键问题。近年来,淡水鱼类功能生态学的快速发展为解答这一问题提供了一个框架。系统地介绍了淡水鱼类功能生态学主要研究内容、方法、进展及其应用,并着重介绍了淡水鱼类功能特征及其与环境的关系、环境变化下的功能生态学响应研究。据此提出了淡水鱼类功能生态学未来的重点研究方向,指出了其在鱼类多样性保护和资源利用等领域的应用前景。     

淡水水生生态系统温室气体排放的主要途径及影响因素研究进展

淡水水生生态系统是全球陆域生态系统的重要组成部分,近年来,关于淡水水生生态系统温室气体排放的研究日益增多。基于国内外目前对湖泊、河流、水库及浅水池塘等淡水生态系统开展的最新研究成果,总结分析了淡水水生生态系统温室气体排放的3个主要途径及相应观测方法。气泡排放的观测方法有倒置漏斗法、开放式动态箱法和超声探测技术;植物传输的观测方法有密闭箱法和植株切割法;扩散途径的观测方法有静态浮箱法、模型估算法/梯度法、微气象学法、TDLAS吸收光谱法等。从物理因素、化学因素、生物因素、水动力因素和人类活动等角度,深入探讨了淡水水生生态系统温室气体排放通量的影响因素。最后根据当前研究中存在的不足,对今后的研究方向提出了建议,以期为我国进一步深入开展相关研究提供借鉴。     

基于生态系统服务的广西水生态足迹分析

针对传统生态足迹对于水域仅考虑渔业生产功能的缺陷,研究者提出了水生态足迹.但当前水生态足迹基础理论与模型均存在较大不足.为此,提出了基于生态系统服务的水生态足迹概念和模型,并以2003-2010年的广西为例进行了计算与分析.结果表明:(1)水域-渔业账户中,淡水渔业生态足迹呈上升趋势,淡水渔业生物承载力较高且比较稳定,淡水渔业生态盈余较多同时淡水渔业生态压力较小;(2)水资源账户中,淡水生态足迹先较快上升随后缓慢下降,水资源承载力较高但2007-2010年波动幅度较大,水资源生态盈余较多同时水资源生态压力较小;(3)水环境账户中,水污染生态足迹先缓慢上升随后大幅下跌之后逐渐回升,水环境承载力变化趋势与水资源承载力相同,绝大多数年份表现为水环境生态赤字和水环境生态不安全;(4)淡水渔业生态压力＜水资源生态压力＜水环境生态压力,淡水生态系统基本已处于生态不安全状态.模型克服了传统模型的诸多缺陷与不足,是对广西近年来淡水生态系统服务供需及水生态安全状况的较客观全面的反映.     

蚯蚓和鸟类的关系

在生态系统中,蚯蚓占有不可低估的位置。我国地域辽阔,气候和土质情况不同,生态环境各异,栖息在各地的蚯蚓种类也很多样。蚯蚓主要是陆地和淡水生态系统的成员。那些俗称水蚯蚓的小动物,在淡水生态系统的水域底栖生物食物链、食物网中所起的作用是大家所熟知的,它是淡水鱼类的动物性蛋白饲料的来源之一。在水产养殖业中,选择食物链短的水蚯蚓作为养殖对象较合适。陆蚯蚓在土壤中的活动、数量和体重,也影响着生态系统的平衡。陆蚯蚓的天敌很多,常见的有螨类,蚂蟥、蜘蛛、蜈     

南极海-陆界面营养物质流动和磷循环

南极大陆气候严寒、营养贫瘠,企鹅、海豹等生物能传递海洋中的营养物质到陆地,这些营养物质是维系南极无冰区生态系统的基础.本文首先阐述了海洋向南极无冰区输入营养物质的方式,重点介绍了生物方式输入的营养物质对无冰区生态系统组成、结构和功能的影响,以及无冰区向近海输入营养物质的方式及其影响.然后,以西南极法尔兹半岛为例,对企鹅、海豹传输的营养物质磷在陆地、淡水生态系统中的记录进行了分析,讨论了南极近海磷的生物地球化学循环及其机理,估算了磷循环通量.结果表明,南极阿德雷岛磷的外来营养源包括物理输入、生物输入和大气沉降输入3种,其中,生物输入(企鹅粪)占94.34％ ～ 99.74％,在近海磷循环中起着关键作用.     

陆地碳循环研究中的模型方法

陆地碳循环是全球变化研究中的重要内容,碳循环模型已成为研究陆地碳循环的必要方法．其中气候变化、大气ＣＯ２浓度上升以及人类活动引起的土地利用和土地覆盖变化导致陆地生态系统在结构、功能、组成和分布等方面的变化及其反馈关系对陆地碳循环的影响是模型模拟的关键问题．生物地理模型和生物地球化学模型是碳循环模型的两大类型,建模方法、模型性质、特点和应用范围各异．碳循环模型的发展方向是综合两类模型的特点,建立全球动态碳循环模型．     

淡水生态与生物技术国家重点实验室

淡水生态与生物技术实验室设于武汉中国科学院水生生物研究所。1989年10月建成。由中科院学部委员、中科院水生生物研究所名誉所长刘建康研究员任实验室主任。本实验室可进行淡水生态系统中有关能量传递和物质代谢及各成员之间的互相关系等实验性研究。可进行以发展淡水养殖对象为主要目的的淡水生物技术,包括染色体和染色体组工程技术,染色体组型分析,体细胞工程和鱼类基因的转移、克隆等实验。     

淡水生态系统中几种大DNA病毒研究概述

淡水生态系统中的大DNA病毒指存在于淡水系统中、基因组大小接近或超过100 kb 的DNA病毒, 它们通常是感染鱼类、虾类及藻类等水生生物以及两栖类的病原体, 影响水产养殖动物的健康及淡水生态平衡。文章以虹彩病毒科(Iridoviridae) 的沼泽绿牛蛙病毒(Rana grylio virus, RGV)和大鲵蛙病毒(Andrias davidianus ranavirus, ADRV)、鱼蛙疱疹病毒科(Alloherpesviridae)的鲫疱疹病毒(Crucian carp herpesvirus, CaHV)、线头病毒科(Nimaviridae)的克氏原螯虾病毒(Procambarus clarkii nimavirus, PCV)及肌尾病毒科(Myoviridae)的铜绿微囊藻肌尾噬藻体-滇池株(Microcystis aeruginosa myovirus isolated from Lake Dianchi, MaMV-DC)为主线, 对淡水生态系统中几种大DNA病毒代表株的研究现状与文献进行概述, 并提出和讨论淡水水生大DNA病毒研究及水生病毒学科发展愿景, 以期为相关科研人员提供参考。     

淡水生态系统服务及其评价指标体系的探讨

对淡水生态系统的重要性及生态系统服务的内涵进行了阐述,指出了当前淡水生态系统服务研究的不足;认为淡水生态系统服务的正常发挥离不开一个健康的生态系统,但少有将两者结合的综合研究,而这样的研究又是必要的。水资源应明确包括水量、水质、水能和水生生物四大要素,以此为基础,对淡水生态系统服务及其评价指标体系进行了论述,并简要介绍其评价方法。文章还对国内相关研究的思路及其技术路线进行了探讨。     

外源性有机碳对淡水生态系统食物网的贡献

淡水生态系统中的有机碳来自于两个部分, 系统自身的初级生产力(内源性有机碳)以及流域带来的外源性有机碳。而外源性有机碳对淡水生态系统食物网贡献的大小一直以来存在争议。如一些富营养化水体中, 较高的内源性初级生产力会降低水生生物对外源性碳的依赖性。而在一些贫营养和富含腐殖质的湖泊和溪流中, 水生生物对外源性有机碳的利用甚至超过了内源性有机碳。本文总结分析了外源性有机碳对食物网的贡献的研究现状, 概括了三种不同形式的外源有机碳[溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、陆生动物]对淡水生态系统食物网的贡献及其路径, 并得出结论: 外源性有机碳对不同淡水生态系统食物网贡献各有不同, 其大小主要受到水体的营养状态、水体中的消费者种类、外源性有机碳的质量以及进入食物网的方式等多方面因素的影响。     

海南岛淡水蟹类分布格局与多样性保护

热带岛屿生物多样性是全球生物多样性保护研究的热点之一。海南岛是中国面积最大的热带岛屿, 丰富独特的淡水蟹类是维持岛内淡水生态系统功能完整性的关键类群。本文通过多年野外调查, 综合历史及最新文献资料, 对海南岛淡水蟹类物种多样性及其现状进行调查和评估, 并对淡水蟹类物种多样性保护现状进行了分析讨论。研究发现, 海南岛淡水蟹类物种多样性分布中心位于中南部山地, 主要集中于中部的霸王岭、鹦哥岭和猕猴岭, 南部的五指山和吊罗山, 以及西南部的尖峰岭一带。其物种多样性整体上呈现中南部山地高、平原台地低的特点。根据《IUCN物种红色名录濒危等级和标准》对海南岛淡水蟹类物种现状的评估结果显示, 全岛受威胁淡水蟹类物种的占比为16.7%。基于分布区预测, 以海南热带雨林国家公园为主体的保护地对淡水蟹类潜在适宜分布区的覆盖度明显优于此前碎片化的各级保护区。本文研究结果显示, 海南岛淡水蟹类的总体生存状况良好, 但一部分山地或平原种类处于受胁状态。国家公园体制的建立有望为岛内淡水蟹类物种多样性保护提供前所未有的机遇。基于物种多样性分布格局开展淡水蟹类等淡水生物多样性监测, 有助于促进海南岛淡水生态系统完整性的长效保护与可持续发展。     

水生态系统中微囊藻毒素的分布及其生态毒理效应研究进展

有毒蓝藻产生的蓝藻毒素对淡水生态系统构成了严重的全球性环境威胁,其中微囊藻毒素(MCs)是所有蓝藻毒素中分布最广、危害最大的一类肝毒素。MCs已对水生态系统的结构、功能和稳定性造成了不良影响,并对人类健康构成威胁。本文综述了当前MCs在水体、沉积物和水生动物体内的分布,以及MCs的生物毒性机制,在此基础上,总结了MCs对水生动物、水生植物及陆生植物的生态毒理效应,及其引发的人类健康风险,并关注了MCs的生物防治方法。最后,针对当前MCs相关研究领域中存在的不足提出展望,旨在为淡水水体中MCs的风险评估与治理管控提供参考。     

微型生物在污水处理中的原理、作用和应用

未经处理的城市工业废水和生活污水直接排入江、湖、河、海,是造成我国水污染的主要原因。本文重点介绍污水处理厂曝气池生物处理的机理,以及微型生物、特别是原生动物能指示和预报污水处理厂的净化效能     

三氯异氰尿酸在模拟水生态系统中归趋的研究

利用高效液相色谱法对三氯异氰尿酸(TCCA)在微宇宙模拟水生态系统中的归趋,包括TCCA在水体、沉积物、生物体(皇冠草、河蚬、异育银鲫)等不同分配相及生物体不同组织中的分布、富集以及迁移等动态变化过程进行了研究.结果表明:TCCA进入模拟水生态系统后,除发生水解外,其余或被水生生物所吸收,或者沉降进入底泥中.水生生物对TCCA有不同程度的富集和残留.水草对TCCA的吸收较大,尤其是叶片部分;河蚬、鱼体对TCCA具有明显的吸收积累,并且在体内的残留时间较长,不同组织对TCCA的吸收积累存在明显的差别,在内脏中的积累量比肌肉组织高.不同生物对TCCA的分布和富集存在着较大的差异,其趋势为皇冠草>河蚬>异育银鲫.