中国五大湖区湖泊生态系统结构及水生生物演化比较研究

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摘要:我国湖泊众多,普遍面临着富营养化和污染等环境问题。湖泊水环境恶化,不仅加剧了水资源短缺,更加对水质安全和湖泊生态系统结构造成威胁,进而制约我国经济的可持续发展。因而,急需加强湖泊污染控制、治理等方面的综合研究,然而由于湖泊之间自然生态环境差异和污染原因、程度不同,我们亟需对我国不同湖区湖泊生态系统演变和现状,以及演变驱动力进行分析,因地制宜的进行水环境退化治理和管理工作。本文在全国五大湖区选取15个代表性湖泊进行研究,分别从气候和水环境变化、水生生物演化、水生生物区系组成、敏感种优势种组成等方面进行分析,并对当前五大湖区水生生物种类、密度、生物量、多样性以及湖泊生态系统结构进行对照分析,揭示了我国五大湖区湖泊生态系统演变趋势及当前生态系统结构存在的差异。本文的主要结论如下:(1)水环境变化:自1960s以来,在自然和人为活动的双重胁迫下,我国湖泊生态系统结构和功能发生了剧烈的变化,总体趋势是东部平原湖区主要在人为活动作用下,水体污染和泥沙淤积严重;蒙新高原湖区在西部干旱气候和人为活动双重影响先,水体咸化、矿化;云贵高原湖区湖泊存在差异,以滇池为主的人为活动影响较大的湖泊,水体污染严重,大部分湖泊受人类影响相对较小,目前多处于贫营养和中营养水平;青藏高原湖区主要在气候干暖化的作用下,湖泊面积的大幅萎缩乃至消失,贮水量骤减,矿化度增高;东北平原与山地湖区中松嫩平原湖泊水体污染严重,其他的地区湖泊水体多处于中营养化水平。(2)湖泊水生生物演变趋势:自1960s以来,我国五大湖区水生生物发生了较大幅度的变化,其中东部平原湖区的太湖、巢湖,云贵高原湖区的滇池,东北平原与山地湖区的镜泊湖水生生物变化显著,蒙新高原湖区和青藏高原湖区水生生物的变化程度相对较小。(3)敏感种、优势种:东部平原湖区浮游生物多以耐污种和广温种存在;蒙新高原湖区多以广盐、广碱性种和耐盐、耐碱性种为主;云贵高原湖区多以嗜暖性、广温性种为主;青藏高原湖区多以耐矿化种、广温、广盐、广酸碱性种为主,也包括一些高原种;东北平原与山地湖区多以嗜寒性、广温性种为主,部分湖泊以耐污性为主。(4)当前水生生物种类差异:浮游植物种类以云贵高原湖区最多达264种,其次是东部平原湖区、蒙新高原湖区和东北平原与山地湖区,青藏高原湖区最少为88种;浮游动物以东部平原湖区最多为338种,其次是蒙新高原湖区、云贵高原湖区和东北平原与山地湖区,青藏高原湖区最少19种;底栖动物东部平原湖区最多136种,其次是云贵高原湖区、青藏高原湖区、东北平原山地湖区,蒙新高原湖区最少仅有16种;东部平原湖区鱼类有173种,数量最多,其次是青藏高原湖区、东北平原与山地湖区、蒙新高原湖区,云贵高原湖区最少,仅有48种;东部平原湖区的水生植被同样最高,有93种,其次是东北平原山地湖区、蒙新高原湖区、青藏高原湖区,云贵高原地区最少仅有21种。(5)当前水生生物密度差异:浮游植物密度以蒙新高原湖区最多达1281.57×104个/L,其次是东北平原与山地湖区、云贵高原湖、东部平原湖区,青藏高原湖区最少仅有7.32×104个/L;浮游动物密度同样是蒙新高原湖区最高达9259.23个/L,东部平原湖区最少242.60个/L,且蒙新高原湖区明显高于其他湖区;云贵高原湖区底栖动物密度最高是3122.70个/m2,其次是蒙新高原湖区、东北平原与山地湖区、东部平原湖区,青藏高原湖区最低是297.60个/m2。(6)当前水生生物生物量差异:浮游植物生物量以东北平原与山地湖区最多达43.42mg/L,其次是东部平原湖区、云贵高原湖区、蒙新高原湖区,青藏高原湖区最低是1.01mg/L;浮游动物生物量是东部平原湖区最多达135.82mg/L,且明显高于其他湖区,其他湖区相近,其中青藏高原湖区最低位0.845mg/L。东部平原湖区底栖动物生物量达151.70g/m3,且明显高于其他湖区,青藏高原湖区生物量最低为0.56g/m3。(7)当前多样性分析:浮游植物多样性以青藏高原湖区最高达43.72,东北平原与山地湖区最低为18.52;浮游动物多样性以东部平原湖区最高达61.37,青藏高原湖区最低3.22;底栖动物多样性以东部平原湖区最高达22.27,蒙新高原地区最低为2.10。(8)当前生态系统结构差异:东部平原湖区生态系统结构最复杂,总营养种数和总关联数分别为71和475,青藏高原生态系统结构最简单,总营养种数和总关联数分别为46和333;东部平原湖区和东北平原与山地湖区的捕食者与被捕食者比为2.00,捕食压力最大,云贵高原湖区捕食者与被捕食者比最低为1.05,捕食压力最小;东部平原湖区的营养种链接为0.09,其特殊物种冗余最低;东北平原与山地湖区链接密度最高达8.19,其单个物种与其他物种之间的关联最高,东部平原湖区最低为6.69,其单个物种与其他物种之间的关联最低。五大湖区营养种关联以顶位种关联为主占总关联数的60%左右,且东北平原与山地湖区顶位种关联数最多68.50%,云贵高原湖区最少为59.80%。
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