浅水湖泊表层沉积物记录的枝角类群落空间分布特征

浅水湖泊污染负荷能力较低,对环境变化敏感,过度开发会导致生态功能明显退化甚至发生稳态转变.本研究通过提取云南18个浅水湖泊的表层沉积物枝角类信息,识别枝角类群落的空间分布特征并甄别其群落构建的环境驱动因子.结果表明:表层沉积物枝角类群落的地理分布存在显著的空间差异,滇西北的枝角类群落以底栖物种占绝对优势,而随着营养水平的增加,滇东南湖泊枝角类优势物种由底栖型向浮游型转变.统计分析表明,海拔和水体总磷水平是驱动群落分布空间差异的关键环境因子,分别独立解释了枝角类群落变化的22.0%和7.7%,反映了海拔梯度及其指示的气候环境过程是控制枝角类群落空间分布的重要因子.同时枝角类群落随营养水平的变化出现差异性的结构特征,可能指示了流域开发、污染物输入、水生植被变化等人类活动扰动的综合影响.同时,海拔和总磷水平表现出显著的相互作用并解释了枝角类群落变化的26.3%,指示了云南地区的人类活动强度随着海拔梯度呈现显著的空间差异,并通过营养盐输入等过程调控了枝角类群落的结构特征.     

青藏高原高寒冻土区生物结皮对浅层土壤水热过程的影响

生物结皮在高寒地区广泛发育,是影响冻土环境的重要因素之一。为了解高寒冻土区生物结皮对浅层土壤水热过程的影响,以黄河源区玛多县季节冻土区生物结皮为研究对象,采用定位监测的方法,分析了统一地貌单元内两种不同类型的生物结皮对浅层（0–50cm）土壤水温变化的影响。研究结果表明（1）生物结皮对冻土浅层土壤水热过程有显著的影响,其影响效果不仅与土壤的冻结融化状态有关,还与生物结皮的类型密切相关：1）在冻结状态下,生物结皮对土壤水分和温度均没有显著影响;而在融化期,两种类型生物结皮与裸地相比,增加了不同土层土壤未冻水含量,同时降低了浅层土体温度。其中深色藻结皮增加了5–15cm土层土壤含水量（1~5.4 %）,而浅色藻结皮增加了30cm土层土壤含水量（5~12 %）,且深色藻结皮的降温效应（1.1~2.1 ℃）显著高于浅色藻结皮（0.8℃~1.3 ℃）。（2）生物结皮覆盖下冻土浅层土壤中未冻水含量与土壤温度呈复杂的耦合作用。根据土壤温度变化,土壤中未冻水含量与温度的变化关系可分为三个阶段：T< -4℃时,土壤处于完全冻结状态,深色藻结皮覆盖下,土壤未冻水含量保持在4.3%左右;土壤温度T< 4℃,土壤未冻水含量与土壤温度呈正相关关系;土壤温度T > 4℃,土壤未冻水含水量与土壤温度呈负相关关系。即-4 < T < 4℃时,土壤温度影响土壤含水量,随着土壤温度升高土壤未冻水含量增加;土壤温度T > 4℃,水热相互耦合,随着土壤温度升高,土壤中未冻水含量的降低。同时土壤含水量影响土壤温度, 随着土壤含水量的增加,土壤温度降低。研究结果揭示了高寒草甸退化过程中生物结皮对冻土浅层土壤水热过程的重要影响,这一研究结果将为后期冻土区生态修复提供理论依据。     

水文气候波动下云南太平水库硅藻群落演替的长期特征

在区域气候变暖的背景下,干旱事件引起的水位频繁波动以及流域开发导致的污染物输入均可以直接威胁水库的生态安全。本研究以云南省太平水库为对象,通过对沉积物的物理(粒度、烧失量)、化学(碳、氮元素)、生物(硅藻群落)等代用指标的分析,并结合监测数据和调查资料,重建了该水库1937—2018年的生态环境变化过程,并识别了硅藻群落的演替特征及其环境影响因子。粒度结果指示,太平水库在筑坝期间(1956—1984年)水动力逐渐增强,而后水动力条件持续减弱,与文献记录的水文调控历史基本一致。总氮、总碳和有机质含量较为一致地记录了水库建设期间水体营养水平的下降、水库建成后初级生产力和内源有机质的上升过程。硅藻群落呈现出“浮游种-底栖种-浮游种”交替占优的演化模式。驱动太平水库硅藻群落演替的主要环境因子为气候变化、水动力条件和营养水平。在气候长期变暖的背景下,严格控制外源营养输入并合理开展水文调控是维持水库水体生态健康和环境安全的重要前提。     

长期砷胁迫下大屯海浮游植物群落的季节性特征及其驱动因子

重金属是影响湖泊水质和生态健康的重要胁迫因子,系统识别生物对长期污染胁迫的响应模式是开展污染湖泊生态修复的重要基础。本研究以经历持续砷污染的大屯海为研究对象,于2017年6月—2018年3月对水体浮游植物和环境因子开展季节性调查。结果显示: 大屯海的浮游植物群落主要由蓝藻门组成,与已有研究反映的长期砷胁迫下浮游植物组成以蓝藻门等耐受属种为主的特征一致。相似性和方差分析结果表明,浮游植物群落结构和生物量存在显著的时间差异而空间差异不显著。Pearson相关分析表明,浮游植物总生物量与溶解性正磷酸盐和砷呈显著正相关,与砷对藻类生长产生的低促高抑效应一致,同时磷酸盐的增加可能降低了砷对藻类的毒性效应。冗余分析显示,溶解性营养盐和砷是影响浮游植物群落变化的显著因子。方差分解结果表明,营养盐和水温分别单独解释了群落结构变化的17.6%和3.8%,且与砷产生了较强的相互作用(15.1%);而砷对浮游植物的群落构建无显著的独立作用,反映了现有优势藻类具有对砷较强的耐受性从而对砷浓度的变化不敏感。因此,大屯海的优势浮游植物以耐砷藻类为主,砷对藻类产生的低促效应是污染湖泊修复中需要重点关注的生态效应之一。     

昆明小型城市湖泊叶绿素a浓度与硅藻群落的时空分布及主控因子

水体叶绿素a浓度(Chla)与硅藻群落特征是指示湖泊水质的常用生物指标。本研究于2017年3月—2019年12月调查了昆明市4个小型湖泊(云南师范大学校园内北潭、北湖、南湖、龙潭)的水体环境指标、Chla浓度和硅藻群落的季节变化。结果显示：4个湖泊水体总氮(TN)、总磷(TP)和Chla浓度均呈现明显的季节波动。其中，营养水平最高的南湖水体Chla含量显著高于其他3个湖泊，影响南湖Chla变化的主要因子是TN;而在其他3个水体中，水温的增加显著促进了Chla浓度的上升。水温和TN是4个湖泊水体Chla时空变化的主要驱动因子。北潭、南湖和龙潭的硅藻群落以浮游硅藻占优，水深最浅的北湖以底栖硅藻为主，表明水深影响了硅藻群落的浮游物种占比与优势属种。水深、TN、TP、透明度以及水温驱动了硅藻群落的时空变化，其中，水温是影响硅藻群落季节差异的主要因子，而TN和TP是导致同一季节湖泊间硅藻群落差异的主要因子。