浮游植物初級生產(chǎn)力與豐富度關(guān)系研究獲進(jìn)展

發(fā)表時間:2019/03/07 19:23:38 瀏覽次數(shù):1810

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隨著湖泊富營養(yǎng)化的加劇，湖泊浮游植物生物量持續(xù)增加，甚至產(chǎn)生藍(lán)藻水華，這一過程中浮游植物的豐富度和種群組成均隨之發(fā)生重要變化，而浮游植物初級生產(chǎn)力（productivity）和豐富度（richness）的關(guān)系是湖泊生物多樣性和生態(tài)功能保護(hù)和管理的基礎(chǔ)。一般認(rèn)為浮游植物豐富度單峰或單調(diào)遞增響應(yīng)初級生產(chǎn)力的增加，而解釋這一增加過程的理論則多種多樣，產(chǎn)生這種不確定性的根本原因在于對初級生產(chǎn)力增加過程中豐富度和群落結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)變化過程理解的欠缺。

在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助下，中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所研究人員張民等，通過對長江流域71個湖泊采樣分析，詳細(xì)闡述了浮游植物初級生產(chǎn)力增加過程中，浮游植物群落結(jié)構(gòu)和豐富度的變化過程，并對不同變化階段的驅(qū)動因子進(jìn)行了定量分析（圖1）。

相關(guān)研究成果發(fā)表在：Science of the total environment上（Dynamics and drivers of phytoplankton richness and composition along productivity gradient. Science of the total environment, 2018, 625（1）: 275–284）。

研究結(jié)果顯示：長江流域湖泊浮游植物初級生產(chǎn)力和豐富度呈現(xiàn)單峰關(guān)系模式，在葉綠素濃度在133ug/L時達(dá)到豐富度峰值（圖2），溫度和光照是影響浮游植物豐富度和組成在整個初級生產(chǎn)力梯度范圍內(nèi)變化的主要驅(qū)動因子（圖3），其中溫度的作用主要源于長江流域湖泊分布的海拔梯度，而光照的作用主要源于初級生產(chǎn)力增加后對水下可利用光的負(fù)反饋效應(yīng)。在低生產(chǎn)力階段（<133ug/L），驅(qū)動浮游植物組成的因子呈現(xiàn)多元性，多因子聯(lián)合驅(qū)動浮游植物組成的變化；在高生產(chǎn)力階段（>133ug/L），驅(qū)動因子則相對單一，主要是光照和水體陽離子濃度驅(qū)動浮游植物組成變化（圖4）。另外，隨著初級生產(chǎn)力的增加，生境趨向單一化，浮游植物群落結(jié)構(gòu)的相似性增加（圖5），當(dāng)超過初級生產(chǎn)力峰值后絲狀藍(lán)藻、綠藻門的綠球藻、硅藻門的部分直鏈藻和甲藻消失，它們是高初級生產(chǎn)力階段浮游植物豐富度下降的主要貢獻(xiàn)者。

圖1 該研究的主要湖泊分布（綠色）