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水庫藍藻周期性循環影響微型真核浮游生物群落組成

2019.5.06

　　當前，在全球范圍內水庫水環境面臨的最突出問題是水體富營養化。水體富營養化的嚴重后果是引發藍藻水華，藍藻水華威脅水生生物多樣性和供水安全。即便人們采取了一定的應急治理措施，由于氣候變化以及難以在短時間內對水體營養物質進行有效去除，水庫藍藻水華往往每隔一段時間會周而復始地發生。微型真核浮游生物包括浮游藻類、原生動物、低等真菌、小型后生動物等，是水庫生態系統的重要組成部分，在水體自凈和水質穩定方面發揮關鍵作用。水庫藍藻水華對浮游生物具有多重而復雜的影響，然而藍藻長時間尺度的水華-非水華周期性變化對微型真核浮游生物群落會產生怎樣的影響，目前仍然缺乏長期的野外觀測數據和系統深刻的認知。

　　中國科學院城市環境研究所水生態健康研究組（楊軍團隊）在福建省率先建立了水庫長期定位生態觀測站，從2010年到2015年連續6年對廈門市石兜和坂頭水庫進行了野外監測，發現水庫藍藻經歷了一個周期性循環（即藍藻水華期、水華消退期、非水華期、水華再次發生期四個階段）。在2010年5月至9月屬于藍藻水華期，藍藻生物量較高，占藻類總生物量的80–97%；隨后由于水庫周邊居民的遷出、養殖的禁止，水庫營養鹽濃度快速下降，加上低溫和水位上升等因素的作用，藍藻相對生物量隨之迅速下降到2–19%；2011年10月至2014年7月，藍藻生物量和優勢度一直保持在較低水平；但是在2014年10月由于水庫水位下降和升溫等事件共同作用導致藍藻生物量再次達到80%以上。相應地，水庫微型真核浮游生物的群落變化也發生了周期性變化。第一，微型真核浮游生物群落組成明顯地分為四個演替階段，與藍藻生物量的周期變化相一致（圖1），其中微型真核浮游生物群落與藍藻生物量的相關性在水華消退期和水華發生期更強。第二，藍藻生物量的變化還影響了微型真核浮游生物的共存網絡，那些相對豐度變化與藍藻生物量周期變化相關性較強的微型真核浮游生物在共存網絡中占據中心主導位置（圖2）。值得一提的是，微型真核浮游生物間的共存關系并不是恒定不變的，也會隨著藍藻生物量的變化而改變，推測在特定環境下浮游生物間產生了特定的諸如“合作”、“競爭”等相互作用關系，這為真核浮游生物適應環境變化，保持群落功能穩定提供了基礎。研究結果有助于進一步認識藍藻水華對微型真核浮游生物群落的長期影響過程，為闡明藍藻水華發生周期內微型真核浮游生物共存網絡和相互作用機制提供了新的研究思路和視角。

　　研究創新點：1、基于連續多年的野外觀測揭示了水庫藍藻生物量長期周期性循環使微型真核浮游生物群落組成出現了明顯的年際變化，群落的年際變化幅度顯著大于季節變化。2、證實了微型真核浮游生物共存網絡的模塊與藍藻生物量存在顯著相關關系，而且浮游生物共存關系的顯著性隨藍藻生物量變化而改變。3、從浮游生物方面為生物間顯著共存關系是變化而非固定的觀點提供了新證據。

　　 2019年5月3日，研究論文以“Response of the eukaryotic plankton community to the cyanobacterial biomass cycle over 6 years in two subtropical reservoirs”為題在線發表于環境科學與生態學領域國際期刊The ISME Journal。該研究獲得了國家自然科學基金、國家重點研發計劃“全球變化及應對”重點專項，以及廈門市科技計劃項目的資助。