新聞科研進(jìn)展
沉水植物在淺水湖泊生態(tài)系統(tǒng)中扮演重要角色，人類活動導(dǎo)致了淺水湖泊中沉水植物的大量衰退。水生植物衰退會導(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)。氣候變化和富營養(yǎng)化等多重脅迫是湖泊水生植物衰退的重要驅(qū)動因子，這些因子不僅會直接作用于沉水植物，還會通過作用于浮游植物和附著藻類等間接影響沉水植物生長。而且，多重因子疊加通常會產(chǎn)生協(xié)同作用。但是，目前的研究較多關(guān)注一個或者兩個因子，關(guān)于多重環(huán)境因子共同作用對淺水湖泊生態(tài)系統(tǒng)影響的研究還非常匱乏。
圖1 中宇宙模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
基于中國科學(xué)院水生生物研究所前期開展的氣候變暖和底棲魚類對淺水湖泊生態(tài)系統(tǒng)的研究（Zhang et al. 2022, Journal of Applied Ecology），研究人員繼續(xù)通過中宇宙系統(tǒng)（http://mesocosm.org/mesocosm/wuhan-warming-mesocosm-facility-wwmf/）模擬氣候變暖、熱浪、富營養(yǎng)化和草甘膦除草劑等多重壓力對生態(tài)系統(tǒng)的影響（圖1）。
研究發(fā)現(xiàn)氣候變暖促進(jìn)了輪葉黑藻的生長，占據(jù)上層水體，對下層水體的密刺苦草形成遮蔽，進(jìn)而抑制了密刺苦草的生長。富營養(yǎng)化促進(jìn)了浮游植物的生長，通過對光和營養(yǎng)的競爭，抑制了沉水植物的生長，尤其是密刺苦草。除草劑單獨(dú)作用對初級生產(chǎn)者生物量沒有顯著影響；但是在與富營養(yǎng)化協(xié)同處理中，相比于升溫處理，熱浪處理顯著促進(jìn)了浮游植物的生長（生物量為對照組的14.6倍），顯著抑制了沉水植物的生長，尤其是輪葉黑藻（苦草的生物量是對照組的1/2，而輪葉黑藻的生物量是對照組的1/20）。
總的來看，多重環(huán)境壓力的交互影響，不僅取決于因子的組合方式，也受到不同類群生物自身差別的影響。在熱浪、富營養(yǎng)化和除草劑輸入的共同作用下，沉水植物更易衰退。因此，隨著熱浪天氣越來越頻繁，湖泊生態(tài)系統(tǒng)面臨的威脅及其管理和保護(hù)變得不確定性更高（圖2）。
圖2 基于結(jié)構(gòu)方程模型的結(jié)論匯總
該研究以”Heat waves rather than continuous warming exacerbate impacts of nutrient loading and herbicides on aquatic ecosystems”為題在《Environment International》上發(fā)表（https://doi.org/10.1016/j.envint.2022.107478）。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、博士后科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。研究工作由中國科學(xué)院水生生物研究所、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、德國IGB研究所等單位合作完成。水生所生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)學(xué)科組張培育博士后和王韜博士是共同第一作者，徐軍研究員為通訊作者。