水生所等在南水北調(diào)東線水生生物大尺度格局研究中取得系列新進(jìn)展
南水北調(diào)工程作為世界上規(guī)模最大的跨流域調(diào)水工程,在緩解我國(guó)北方因干旱缺水而受制約的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)安全等重大國(guó)計(jì)民生問(wèn)題上發(fā)揮著積極的作用。由于南水北調(diào)東線工程調(diào)水量巨大,調(diào)水工程沿線水體交換頻繁,同時(shí)受到流域內(nèi)多重人類活動(dòng)如航運(yùn)、城鎮(zhèn)化、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、采礦業(yè)等干擾影響較大,加上全球氣候變化,調(diào)水沿線水體及受水地區(qū)的水生態(tài)系統(tǒng)健康與水質(zhì)安全一直備受關(guān)注。
然而,系統(tǒng)開展關(guān)于南水北調(diào)東線水生態(tài)系統(tǒng)健康與大尺度生態(tài)格局的研究還非常匱乏。自2016年以來(lái),依托淮安研究中心及南水北調(diào)東線相關(guān)湖泊(洪澤湖、南四湖等)野外生態(tài)環(huán)境與漁業(yè)資源監(jiān)測(cè)站等研究平臺(tái),中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所陳宇順研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合相關(guān)團(tuán)隊(duì)對(duì)南水北調(diào)東線水體的生態(tài)本底資料開展了多年連續(xù)監(jiān)測(cè)和積累,在前期相關(guān)研究(郭傳波等, Science of the Total Environment, 2020a,b; 屈霄等,Water Research,2020)的基礎(chǔ)上,近期取得了一系列新的研究進(jìn)展。
(1)研究了過(guò)去30年(1980年代至2010年代)南水北調(diào)東線湖泊中魚類 和 多樣性在分類、功能和系統(tǒng)發(fā)育維度的變化趨勢(shì),并量化了不同環(huán)境驅(qū)動(dòng)因素(如土地利用、水文、氣候和漁業(yè))的貢獻(xiàn)(劉晗等, Ecological Indicators, 2023)。 研究發(fā)現(xiàn),幾乎所有維度的魚類 和 多樣性指數(shù)在過(guò)去30年都下降了。對(duì)于 多樣性,分類和功能豐富度下降了13%至15%。喜流水性魚類和魚食性魚類分別減少了50%和36%。對(duì)于 多樣性,總體功能 多樣性(-31%)的下降幅度大于分類(-17%)和系統(tǒng)發(fā)育多樣性(-19%)。 多樣性多個(gè)方面的下降表明,在過(guò)去30年,這些湖泊中的魚類群落逐漸趨于同質(zhì)化。土地利用(城鎮(zhèn)和水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘土地利用面積增加)、水文(水位升高)、氣候(氣溫升高)和漁業(yè)(湖泊漁業(yè)捕撈量增加)因素都對(duì)多個(gè)維度的魚類 和 多樣性下降有很大貢獻(xiàn)(圖1)。

圖1 南水北調(diào)東線土地利用與其他人類活動(dòng)驅(qū)動(dòng)下長(zhǎng)時(shí)間尺度魚類多樣性的變化(劉晗等, Ecological Indicators, 2023)
(2)研究了南水北調(diào)東線湖泊底棲動(dòng)物的空間大尺度格局及驅(qū)動(dòng)機(jī)制(屈霄等,Journal of Environmental Management,2023)。研究結(jié)果顯示,南水北調(diào)東線湖泊底棲動(dòng)物的密度、生物量和物種豐富度從調(diào)水源頭湖泊向下游受水湖泊呈升高的趨勢(shì),調(diào)水期高于非調(diào)水期,其空間格局主要受到水文和水質(zhì)的驅(qū)動(dòng)。然而,通過(guò)與歷史文獻(xiàn)資料的對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江河口性物種沙蠶類Namalycastis abiuma、Nephtys sp.和擬背尾水虱Paranthura japonica等甲殼類均在調(diào)水沿線水體有所發(fā)現(xiàn),部分物種在調(diào)水湖泊中已發(fā)展為優(yōu)勢(shì)物種(圖2)。

圖2南水北調(diào)東線調(diào)蓄湖泊群底棲動(dòng)物的分布格局與擴(kuò)散過(guò)程
(3)研究了南水北調(diào)東線五個(gè)調(diào)蓄湖泊近30年(1988年-2018年)的水生植物群落分布格局,探究了水生植物群落如何響應(yīng)氣候變化、調(diào)水和人類活動(dòng)的干擾(夏文彤等,Journal of Environmental Management, 2022)。研究結(jié)果顯示, 2017-2018年春季,沉水植物菹草Potamogeton crispus在五個(gè)調(diào)水湖泊呈爆發(fā)態(tài)勢(shì),駱馬湖和南四湖的部分湖區(qū)發(fā)現(xiàn)了非本地物種水盾草Cabomba caroliniana。通過(guò)分析長(zhǎng)期數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)氣溫和水位與水生植物覆蓋度呈正相關(guān)關(guān)系,與人類活動(dòng)因子呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖3)。

圖3 南水北調(diào)東線調(diào)蓄湖泊群水生植物長(zhǎng)期演變的驅(qū)動(dòng)因子
以上系列研究論文水生所劉晗博士、屈霄博士和夏文彤博士分別為第一作者,陳宇順研究員為通訊作者,水生所內(nèi)其他研究團(tuán)隊(duì)和國(guó)內(nèi)外合同團(tuán)隊(duì)等參與了該項(xiàng)工作。該系列研究得到了中國(guó)科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計(jì)劃項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院特色研究所項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目等資助。
文章鏈接:
劉晗等, Ecological Indicators, 2023
https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.110390
屈霄等,Journal of Environmental Management, 2023
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.117111
夏文彤等,Journal of Environmental Management, 2022
