近日，中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所關(guān)于全球氣候變暖與底棲魚(yú)類(lèi)共同作用導(dǎo)致水生植物衰退的研究論文Warming alters juvenile carp effects on macrophytes resulting in a shift to turbid conditions in freshwater mesocosms在Journal of Applied Ecology上發(fā)表。該研究不僅驗(yàn)證了相關(guān)生態(tài)學(xué)理論，對(duì)于湖泊的修復(fù)與管理也具有重要指導(dǎo)意義。

氣候變化和富營(yíng)養(yǎng)化等多重脅迫是湖泊水生植物衰退的重要驅(qū)動(dòng)因子。水生植物衰退會(huì)導(dǎo)致湖泊由清水態(tài)向濁水態(tài)轉(zhuǎn)變，進(jìn)而削減生態(tài)系統(tǒng)功能和服務(wù)。底棲魚(yú)類(lèi)可以通過(guò)擾動(dòng)和營(yíng)養(yǎng)級(jí)聯(lián)效應(yīng)增加水體濁度，促進(jìn)藻類(lèi)（浮游植物和附著藻）的生長(zhǎng)，或通過(guò)直接的牧食作用，抑制水生植物生長(zhǎng)（圖1）。底棲魚(yú)類(lèi)豐度通常隨著富營(yíng)養(yǎng)化的加劇而增加。但氣候變暖是否會(huì)加劇底棲魚(yú)類(lèi)對(duì)水生植物的影響，進(jìn)而導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換的研究仍比較匱乏。

鑒于此，水生所研究人員通過(guò)中宇宙系統(tǒng)（http://mesocosm.org/mesocosm/wuhan-warming-mesocosm-facility-wwmf/）模擬氣候變暖和有無(wú)底棲魚(yú)類(lèi)（鯉），探討二者是如何單獨(dú)及共同影響不同生活型水生植物（春季沉水植物菹草和夏季浮葉植物菱）的。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中同步監(jiān)測(cè)了浮游植物、附著藻、水體濁度以及水生植物的豐度變化。

研究發(fā)現(xiàn)，氣候變暖提前了菹草的生活周期（17天）。鯉抑制了菹草的生長(zhǎng)，但是促進(jìn)了菱的生長(zhǎng)，增加了水體濁度并促進(jìn)了浮游植物和附著藻的生長(zhǎng)，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榱艘愿∪~植物為主的穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)。氣候變暖加劇了鯉對(duì)沉水植物的影響，而且抑制了浮葉植物的生長(zhǎng)，導(dǎo)致水體濁度進(jìn)一步升高。

氣候變暖可能導(dǎo)致淺水湖泊生態(tài)系統(tǒng)由以水生植物為主的清水態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闈崴畱B(tài)，這并不是由于變暖直接影響水生植物，而是通過(guò)底棲魚(yú)類(lèi)間接產(chǎn)生。隨著氣候變化的加劇，未來(lái)的湖泊管理，除了要繼續(xù)削減營(yíng)養(yǎng)鹽輸入，還應(yīng)當(dāng)通過(guò)生物調(diào)控（削減底棲魚(yú)類(lèi)和增加肉食性魚(yú)類(lèi)）控制底棲魚(yú)類(lèi)的數(shù)量。

該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、博士后科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接 https://doi.org/10.1111/1365-2664.14040

圖1 變暖和底棲魚(yú)類(lèi)影響水生植物的機(jī)理

圖2 研究結(jié)果概覽圖