硅藻功能群对多重环境压力长期变化的生态响应
论文作者:同为论文网 论文来源:caogentz.com 发布时间:2018年06月29日

 

由于海西海硅藻功能群1900年之前变化较为平稳,因此,本研究着重讨论的是1900-2013年间海西海硅藻功能群对环境变化的长期响应。1900年以来,海西海硅藻功能群呈现阶段性波动变化的特征,根据CONISS分析结果可分为4个主要变化阶段(图5)。年均气温、沉积物钻孔总氮含量、中值粒径所指示的气候、营养盐、水动力等环境因子自1900年来也出现了与硅藻功能群基本一致的阶段性变化。   

由图6可知,云南近100 a来年均气温呈现“2高2低”的阶段性变化,出现3次较为显著的转变,而海西海所在的滇西北高山地区对气候变化更为敏感。在气温较高的1925-1945年、1985-2013年两个阶段,以眼斑小环藻为代表的功能群D的丰度显著增加,这种小型浮游硅藻功能群在温度升高的条件下更有竞争优势,这与沪沽湖近百年来随着气候变暖眼斑小环藻相对丰度增加的结果是一致的    

沉积物钻孔总氮含量变化虽然也有阶段性的特征,但主要的变化体现在自19年代出现显著增加,反映了湖泊富营养历史过程,其驱动因素可能是流域人口的增加、农耕的发展所致的面源污染增加,这与邻近的大理西湖、洱海的富营养化历史很相似。沉积物钻孔硅藻功能群的长期演替模式很好地响应了19年代以来海西海水体营养富集的趋势,以克罗脆杆藻为代表的功能群p丰度与总氮变化趋势是基本同步的,指示了富营养化对硅藻功能群构建、演替的深远影响。    一般认为,沉积物粒度可以用于指示湖泊水位的变化,即粒度越粗,水位越低;反之,粒度越细,水位越高。海西海表层沉积物中值粒径和水深呈显著的负相关((r-_O.GG},这与云南其他湖泊表层沉积物粒度空间分布与水深的结果一致。海西海自1900年来沉积物粒度阶段性变化特征显著,1935-1957年中值粒度明显大于其他3个阶段,表明可能是水位较低的时期;而1957年之后沉积物中值粒径明显变小,推测海西海水位呈现持续升高的趋势。水位升高后,功能群D,  MP,  A均有上升,而功能群TB,  TD明显减少甚至消亡,这与胡葵等对浴仙湖的研究认为干旱时期菱形藻属(Nitzschia sp.)增加的结论是一致的。方差分解分析结果识别了总氮、气温和中值粒径是驱动海西海硅藻功能群变化的主要环境因子,且气候变化、营养水平和水动力条件呈现较强的相互作用(图7)。自1900年代以来,流域人类活动的增强、气候变化以及水文调控(筑坝和水库扩容)等多重环境压力叠加作用,共同影响了硅藻功能群的演替。气候变暖和富营养化是云南多数湖泊近百年来面临了主要环境压力[42,47-48],气温升高可以促进浅水湖泊底泥碎屑的悬浮和营养盐的再释放,加速湖泊富营养化,并对浮游植物群落结构产生影响[。海西海总氮和气温变化基本是同步的(r=0.66),且两者共同解释量近6%,高温、高营养的水体环境使功能群P在近30年来丰度增加明显。1957年海西海水深仅约6m,随着水文调控强度的不断增加,1990年水库扩容后湖泊水位上升了近2倍,更多的营养盐被滞留在水体中。此外,水深变大后,水体夏季出现热力分层,可能促进下层水体由于缺氧导致营养盐的再释放。海西海人为水文调控后,硅藻功能群以D,  P,  MP逐渐占优的趋势体现了气候变暖、水文调控和富营养化共同作用下硅藻生境、群落的变化,这与巢湖、洱海、滇池等相关研究的结果是类似的。需要注意的是,海西海水体营养水平虽有上升,但整体仍处于中一贫营养水平,因此反映相对清洁水体的功能群A, B在钻孔表层仍有发现。

 

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