新聞科研進(jìn)展
沉水植物在淺水湖泊生態(tài)系統中扮演重要角色，人類(lèi)活動(dòng)導致了淺水湖泊中沉水植物的大量衰退。水生植物衰退會(huì )導致湖泊由清水態(tài)向濁水態(tài)轉變，進(jìn)而削減生態(tài)系統功能和服務(wù)。氣候變化和富營(yíng)養化等多重脅迫是湖泊水生植物衰退的重要驅動(dòng)因子，這些因子不僅會(huì )直接作用于沉水植物，還會(huì )通過(guò)作用于浮游植物和附著(zhù)藻類(lèi)等間接影響沉水植物生長(cháng)。而且，多重因子疊加通常會(huì )產(chǎn)生協(xié)同作用。但是，目前的研究較多關(guān)注一個(gè)或者兩個(gè)因子，關(guān)于多重環(huán)境因子共同作用對淺水湖泊生態(tài)系統影響的研究還非常匱乏。
圖1 中宇宙模擬實(shí)驗系統
基于中國科學(xué)院水生生物研究所前期開(kāi)展的氣候變暖和底棲魚(yú)類(lèi)對淺水湖泊生態(tài)系統的研究（Zhang et al. 2022, Journal of Applied Ecology），研究人員繼續通過(guò)中宇宙系統（http://mesocosm.org/mesocosm/wuhan-warming-mesocosm-facility-wwmf/）模擬氣候變暖、熱浪、富營(yíng)養化和草甘膦除草劑等多重壓力對生態(tài)系統的影響（圖1）。
研究發(fā)現氣候變暖促進(jìn)了輪葉黑藻的生長(cháng)，占據上層水體，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(cháng)。富營(yíng)養化促進(jìn)了浮游植物的生長(cháng)，通過(guò)對光和營(yíng)養的競爭，抑制了沉水植物的生長(cháng)，尤其是密刺苦草。除草劑單獨作用對初級生產(chǎn)者生物量沒(méi)有顯著(zhù)影響；但是在與富營(yíng)養化協(xié)同處理中，相比于升溫處理，熱浪處理顯著(zhù)促進(jìn)了浮游植物的生長(cháng)（生物量為對照組的14.6倍），顯著(zhù)抑制了沉水植物的生長(cháng)，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(lái)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(lèi)群生物自身差別的影響。在熱浪、富營(yíng)養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(zhù)熱浪天氣越來(lái)越頻繁，湖泊生態(tài)系統面臨的威脅及其管理和保護變得不確定性更高（圖2）。
圖2 基于結構方程模型的結論匯總
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。