东北镜泊湖硅藻对近现代气候变化和人类干扰的响应过程

全球气候变暖和人类活动加剧已经导致中国大量湖泊生态系统功能退化,而目前对东北地区湖泊生态系统变化的认识主要源于短期的监测。以东北镜泊湖为例,通过沉积记录和现代监测资料,分析一个多世纪以来以硅藻群落为代表的湖泊生态系统对气候波动和区域人类活动的响应过程。研究结果表明,在人类干扰显著加强之前,风力扰动是镜泊湖硅藻群落变化的一个重要因子,表现为Aulacoseira属种取代小型浮游种(Cyclostephanos、Stephanodiscus和Discostella)成为优势种。20世纪70年代以来,Asterionella formosa、Nitzschia palea和Fragilaria crotonensis的相继增加则反映了流域农业活动加剧、农业化肥大量施用以及污水排放导致的湖泊营养水平升高。温度的持续上升已经引起东北地区一些湖泊硅藻群落结构发生显著变化,但镜泊湖的硅藻记录却未显示这一气候变化的信号。考虑湖泊-流域形态和人类活动的不同,研究认为近几十年气候变化对镜泊湖硅藻群落结构的影响被强烈的人类干扰所掩盖而未显现出来。     

多重环境压力下大屯海硅藻群落结构的长期变化

云南亚热带高原湖泊在过去几十年内面临着工业污染、富营养化、滩地围垦、极端干旱等多重环境压力的影响.本研究以大屯海为研究对象,结合沉积物硅藻、粒度、碳氮同位素以及年代序列等数据进行了多指标分析,重建并识别了大屯海近百年来生态环境变化的历史和硅藻群落变化的特征.结果表明： 近百年来硅藻群落组合出现了较大的转变,优势种由连接脆杆藻转变为极细微曲壳藻.结合多指标环境记录(如碳氮同位素)和现代监测记录,采用排序分析以及方差分解发现,工业污染和湖泊营养盐富集是大屯海硅藻群落结构长期变化的主要驱动因子.此外,沉积物粒度分析结果与气象数据显示,由于大屯海受到修建大坝以及多次干旱事件的影响,湖泊水动力与水体交换能力减弱,从而使沉积物硅藻群落结构也发生了相应的变化.     

大理西湖流域开发历史与硅藻群落变化的模式识别

有关云南湖泊的研究长期集中于高原九大湖泊和水体富营养化评价,缺少对中小型水体及多重环境压力胁迫的综合研究.本文以大理西湖为例,结合沉积物记录与现代监测资料,甄别了气候变化和人类活动干扰下硅藻群落结构的长期响应模式及其驱动强度.结果表明: 20世纪50年代以前,大理西湖总体处于自然演化阶段;1950年代开始,围湖造田和流域改造的增强导致了水体营养水平增加、水动力条件改变,硅藻优势种由扁圆卵型藻替代为脆杆藻属;而1997年以来营养水平的快速增加和湖泊水动力的改变,促进了浮游藻类大量生长、底栖硅藻持续减少,同时水生植物快速退化、生态系统稳定性明显降低.因此,在长期流域开发的背景下,对云南中小型高山湖泊的有效保护需要评价流域开发类型、强度及全球变暖的长期影响.     

抚仙湖和滇池硅藻生物多样性与生产力关系的时间格局

目前国内对生产力–生物多样性关系(productivity–diversity relationship,PDR)的研究主要集中于陆地生态系统和空间尺度,少量关于湖泊系统的研究也主要集中于现代调查,缺乏较长时间尺度上的模式探讨。本文应用沉积物色素记录重建了抚仙湖和滇池初级生产力变化历史,对硅藻群落的主成分分析(PCA)表明两个湖泊的初级生产力都是驱动硅藻群落变化的主要环境梯度。进一步分析硅藻群落α与β多样性响应湖泊生产力水平的模式,发现滇池硅藻群落表现为随着系统生产力的上升物种丰富度减少,β多样性降低,而抚仙湖呈现相反的变化模式。两个湖泊β多样性与生产力平均水平的关系均表现出与α多样性相似的特征,但在与生产力变化幅度的关系上,滇池表现出显著的负相关,而抚仙湖则没有显著的变化。滇池硅藻群落生产力随硅藻多样性的降低显著增加(R2=0.597,P0.01),而在抚仙湖无显著变化,表明了滇池群落多样性的维持对群落生产力的影响较弱,如与营养盐富集的促进作用相比。滇池明显的富营养化过程与强烈的人类扰动带来的环境异质性降低可能对群落多样性–生产力的关系产生了明显的控制作用。     

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。     

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...     

气候变化与人类活动双重驱动的冷水湖泊富营养化

富营养化对水生生态系统造成的负面影响已在世界范围内广泛发生,尤其对淡水水源地湖泊的水环境质量影响深远,进而引起当地居民的饮用水安全与健康隐患。在人类活动和气候变化的双重驱动下,富营养化辐射的范围不断扩大,从过去主要集中于温带大型浅水湖泊已经扩展到寒冷地区的冷水湖泊。分析了近年来世界范围内高寒地区冷水湖泊富营养化的趋势特征与研究进展,探讨了气候变化、人类干扰(农业活动、畜牧业生产、管理措施不当等)在不同地区冷水湖泊富营养化进程中的作用。在未来的研究中,应进一步加强对冷水湖泊富营养化机制的探讨,并对已有富营养化症状的湖泊进行生态修复,以确保冷水湖泊生态系统健康并改善饮用水源地的环境质量。     

准噶尔盆地南缘梭梭群落对气候变化的响应

以新疆准噶尔盆地南缘的天然梭梭群落为研究对象,从群落组成、梭梭幼苗天然更新状况及梭梭种群年龄结构等方面,分析不同立地条件下梭梭群落的特征．结果显示：由于气候变化,3月下旬到4月初、春雨普遍偏少且雨日间隔较长,气温随之急速上升且呈强烈波动,导致浅土层迅速变干,引起初萌的植物幼苗大量天亡,梭梭幼苗的正常补充机制因而受到严重威胁,导致准噶尔盆地南缘梭梭种群的年龄结构普遍呈现衰退,群落显现逆行演替特征。观察表明,当地表存在稀疏的灌草和枯落层、或有适度沙层覆盖的龟裂土等类生境,仍较常见梭梭实生苗的存在,使此类局地梭梭幼苗补充机制得以维持,种群结构仍呈增长趋势。     

湖泊细菌群落构建机制及其对富营养化的响应

细菌是湖泊生态系统的重要组成部分,在驱动湖泊生态系统元素物质循环和调控湖泊水质方面发挥关键性作用。揭示湖泊细菌群落多样性的形成和维持机制,即群落构建机制,是湖泊微生物生态学研究中的核心目标。近年来,微生物组学技术的发展,极大推动了湖泊细菌群落构建机制的研究。富营养化是当前我国湖泊生态系统面临的最大环境挑战之一,也是决定湖泊细菌群落组成和多样性的重要因素。研究综述了湖泊细菌群落构建机制的理论基础和发展脉络。概述了湖泊细菌群落构建机制的主要分析方法。总结了富营养化对湖泊细菌群落构建机制的影响的最新研究进展。针对富营养化影响下湖泊细菌群落构建机制研究所面临的问题,提出了未来的研究展望。     

贵州白鹇湖沉积物中孢粉记录的5.5kaB.P.以来的气候变化

通过对白鹇湖沉积物柱芯孢粉组合的剖面变化分析,在有机质14C定年基础上,探讨了白鹇湖地区过去5.5 ka calB.P.以来的植被演替和气候变化过程.研究结果表明,5500-4500 aB.P.期间,各类植被比较丰富,气候温暖湿润;4500-2750 aB.P.期间,干旱草本和蕨类植物开始出现,是气候转变过渡期;2750-1500 aB.P.期间,木本植物组合类型发生明显变化,喜湿草本减少,耐旱草本增加,气候向温凉干旱化发展;1500 aB.P.至今,木本植被和喜湿草本继续减少,中生耐旱草本和蕨类植物数量继续大幅增加,干旱化趋势明显,植被组合向典型石漠化植被组合类型发展.白鹇湖沉积物剖面孢粉组合变化表明,该地区近5000a来气候变化以温度下降、降水减少为主要趋势,并存在明显的陆地植被退化现象.研究还揭示了自然气候变化事件(如气候持续干旱)可导致喀斯特地区发生石漠化,证实了喀斯特地区生态环境具先天脆弱性.科学评估白鹇湖地区气候干旱化趋势及其生态环境影响对指导该地区科学应对气候变化具重要意义,亟待加强.     

云南高原湖泊抚仙湖和星云湖的酵母菌胞外酶活性

【背景】高原湖泊因其海拔高、气压低、辐射强、氧气含量低,是一类特殊环境,而其中的微生物是高原湖泊生态系统物质循环与能量流动的重要参与者,其胞外酶活性的表现决定其适应这一特殊环境的方式与能力。【目的】对分离自云南高原湖泊抚仙湖和星云湖湖水的酵母菌进行产胞外酶活性的筛选,以期获得具有潜在应用价值的活性菌株。【方法】在5°C和25°C培养温度下,采用平板筛选法对两个湖泊酵母菌进行产胞外蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶、脂肪酶、几丁质酶、木聚糖酶、植酸酶、菊粉酶、漆酶、锰依赖过氧化物酶和木质素过氧化物酶活性的筛选。【结果】抚仙湖和星云湖的所有测试酵母菌菌株至少都能产1种胞外酶,且主要产植酸酶、菊粉酶和淀粉酶;其次为脂肪酶、纤维素酶、木聚糖酶、锰依赖过氧化物酶和木质素过氧化物酶;产几丁质酶、蛋白酶和漆酶的酵母菌很少,星云湖酵母菌都不产漆酶。培养温度为5°C时,抚仙湖和星云湖的酵母菌产5种及5种以上胞外酶的活性菌株数均多于25°C。【结论】抚仙湖和星云湖的酵母菌产胞外酶菌株多样性丰富,胞外酶种类多样,产酶酵母菌可能参与高原湖泊生态系统的物质循环;筛选得到的产胞外酶菌株为开发与利用高原湖泊酶资源提供了良好的种质资源,具有进一步研究的价值。     

Structural changes in the benthic diatom community along a eutrophication gradient on a tidal flat

In the mud- and sandflat region of the outer Königshafen off List on Sylt, the effects of the outflow from a sewage treatment plant on the benthic diatom flora were investigated. The spectrum of shapes, biomass, and diversity was determined in relation to the concentrations of phosphate, silicate, and nitrogen compounds in the overlying and pore water. The biomass increased with the available quantities of nutrients, while the diversity reached a maximum at the intermediate concentrations. Every different set of nutrient concentrations is characterized by a different diatom community. Slight inputs of nutrients led to changes in the relative abundances of forms typical of the habitat. Moderate concentrations permitted the species that are normally present in winter to occur in summer as well. In the strongly eutrophic region, nutrient-loving species that are not locally present under normal conditions formed nearly monospecific populations. A relatively constant input of nutrients almost eliminated the seasonal variations. Navicula gregaria, Nitzschia sigma, and Nitzschia tryblionella proved to be tolerant of pollution, while the genera Achnanthes and Amphora were typical in the nutrient-poor regions. The nutrient budget, particularly that of the nitrogen compounds, was found to be predominant among the physical and chemical factors.     

扎龙湿地硅藻植物群落季节变化及其对环境的响应

扎龙湿地位于黑龙江省西部、松嫩平原乌裕尔河下游,是我国北方同纬度地区最完整的湿地。于2012年春、夏、秋3季,对扎龙湿地6个代表性区域进行硅藻标本采集,经观察鉴定,发现硅藻植物140个分类单位,包括121种19变种,隶属于2纲6目9科30属。羽纹纲物种较丰富,占总种类数的95%。硅藻植物群落呈现明显的季节演替,秋季硅藻种类丰富度及相对丰度明显高于春、夏两季,优势种多以淡水、半咸水、喜弱碱的种类为主,优势种与水体的盐度和酸碱度存在一定的响应关系。应用典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA)探讨硅藻植物群落变化与环境因子之间的关系。CCA结果显示在扎龙湿地中,水温、电导率、pH、溶解氧是影响硅藻群落结构变化的主要因素,此外总氮、总磷也是硅藻群落季节演替的重要驱动因子。结合硅藻植物多样性指数和硅藻商对扎龙湿地水质进行综合评价,结果显示扎龙湿地整体为中-寡污带水体,部分水域水质较清洁,少数样点受人为因素影响,呈轻污染。     

云南星云湖酵母菌多样性及产类胡萝卜素的评价

【背景】星云湖属云南高原湖泊,对其酵母菌的多样性研究和产类胡萝卜素菌株的筛选有助于开发利用星云湖酵母菌资源。【目的】研究云南星云湖酵母菌群落结构多样性,筛选和评价产类胡萝卜素活性菌株。【方法】采用膜过滤平置培养对星云湖水样进行酵母菌分离;应用26S rRNA D1/D2区域序列分析和形态特征及生理生化指标相结合,对分离获得的酵母菌进行鉴定;运用软件BIO-DAP分析酵母菌类群的多样性;采用酸热法提取类胡萝卜素,紫外分光光度计测定类胡萝卜素含量。【结果】从星云湖湖水中分离得到797株酵母菌,鉴定为18个属37个种。胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)和Naganishia albida是优势种,分别占总菌株数的36.64%和28.86%;有28株酵母菌类胡萝卜素产量可达200μg/g细胞干重以上;有4株类胡萝卜素产量可达300μg/g细胞干重以上;粘红酵母(Rhodotorula glutinis) 2株、胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)和Rhodosporidiobolus fluviale各1株。【结论】云南高原湖泊星云湖的酵母菌具有丰富的多样性,湖泊的营养化程度以及地理差异影响酵母菌群落的结构;红冬孢酵母属(Rhodosporidiobolus)和红酵母属(Rhodotorula)是星云湖类胡萝卜素产量可达300μg/g细胞干重以上的主要类群。有进一步开发研究的价值。     

疏浚工程前后杭州西湖枝角类群落结构的变化

调查了疏浚工程前(1995年)与疏浚工程后(2003年)杭州西湖四个湖区枝角类的群落结构,包括密度、生物量、多样性指数以及优势种组成的变化,并对枝角类生物量与水质理化因子之间的相关关系进行了分析。结果表明：西湖枝角类平均密度由1995年的1．86ind／L上升到2003年的4．53ind/L,生物量由1995年的0．051mg／L上升到2003年的0．093mg/L,而多样性指数平均值则由1995年的10．39下降到2003年的4．33。疏浚后,西湖原第一优势种长肢秀体溞(Diaphanosoma leuchtenbergianum)的优势度明显下降,一些体型较小的优势种,如长额象鼻涵(Bosmina longirostris)、颈沟基合溞(Bosminopsis deitersi)和微型裸腹溞(Moina micrura)的优势度均有不同程度的增加：某些湖区长额象鼻溞和微型裸腹溞取代了长肢秀体溞第一优势种的地位。枝角类年平均生物量与水体年平均叶绿素a和总磷含量之间均有显著的负相关关系,并有随水体透明度提高而增加、随pH值增大而下降的趋势。长肢秀体溞、长额象鼻溞和颈沟基合溞在营养水平较低的湖区具有较大的密度和生物量,而微型裸腹溞则在营养水平较高的湖区具有较大的密度和生物量。水体富营养化程度不同被认为是枝角类在湖区间具有不同分布格局的重要原因。     

Long‐term phytoplankton community changes in a deep subalpine lake: responses to nutrient availability and climatic fluctuations

1. In natural lakes, modifications in the species composition and abundance of phytoplankton communities may ultimately be responses to changes in nutrient availability and climatic fluctuations. Phytoplankton and associated environmental factors were collected at monthly intervals from the beginning of the 1990s to 2007 in the large subalpine Lake Garda (z_max = 350 m, V = 49 × 10⁹ m³). In this study period, the lake showed a slight and continuous increase of total phosphorus (TP) in the water column, up to concentrations of 18–20 μg P L^?1. This increase represented the last stage of a long‐term process of enrichment documented since the 1970s, when concentrations of TP were below or around 10 μg P L^?1. 2. At the community level, annual phytoplankton cycles underwent a unidirectional and slow shift mainly due to changes in the species more affected by the nutrient enrichment of the lake. After a first and long period of dominance by conjugatophytes (Mougeotia) and diatoms (Fragilaria), phytoplankton biomass in recent years was sustained by cyanobacteria (Planktothrix). Other important modifications in the development of phytoplankton were superimposed on this pattern due to the effects of annual climate fluctuations principally mediated by the deep mixing events at spring overturn and, secondarily, by temperature and thermal stability of the water column during the growing season. 3. Interannual variations in the stability and temperature of the water column appeared to influence the development of a few subdominant flagellates (dinophytes and cryptophytes). Nevertheless, the major impact of climate on phytoplankton was indirect, and mediated through the effects of winter climatic conditions on deep mixing dynamics. Winter climatic fluctuations proved to be a key element in a linked chain of causal factors including cooling of hypolimnetic waters, deep vertical mixing and epilimnetic nutrient replenishment. The process of fertilisation was measurable both for TP and dissolved inorganic nitrogen, although only the first had a large effect, reinforcing the seasonal growth of a few dominant groups. The degree of nutrient replenishment further increased the spring development of large diatoms and the increase of Planktothrix in summer and autumn. 4. Currently, changes in nutrient concentrations have the greatest effect on the phytoplankton community, while direct effects due to the interannual variations in the thermal regime are of secondary importance compared with the indirect effects mediated through deep water mixing and spring fertilisation. Overall, the results demonstrate that the consequences of climatic fluctuations and climate warming on phytoplankton communities need to be studied at different levels of complexity and integration, from the direct effects of temperature and thermal regime, to the indirect effects mediated by the physiographic characteristics of water bodies.