科研進(jìn)展
水生所在湖泊富營(yíng)養化誘導魚(yú)類(lèi)群落功能單一化和同質(zhì)化研究中取得新進(jìn)展
在全球氣候變化背景下,魚(yú)類(lèi)資源過(guò)度利用與水生態(tài)系統退化等多重環(huán)境壓力正日益嚴重威脅著(zhù)漁業(yè)水域食物可持續產(chǎn)出與水生態(tài)系統健康。其中,人類(lèi)活動(dòng)造成的營(yíng)養物質(zhì)快速積累在水生生態(tài)系統中引起了廣泛的生態(tài)問(wèn)題,由此產(chǎn)生的富營(yíng)養化極大改變了全球魚(yú)類(lèi)群落。魚(yú)類(lèi)群落由具有不同功能性狀的物種組成,而物種的功能性狀決定了一個(gè)物種在特定生物與非生物環(huán)境條件下的生長(cháng)、存活、攝食、繁殖、行為等特征,反映了物種與非生物環(huán)境因子及生物間相互作用的關(guān)系,直接影響生態(tài)系統的結構與功能。然而,鮮有研究探討富營(yíng)養化作為重要的環(huán)境過(guò)濾器如何作用于魚(yú)類(lèi)功能性狀和功能結構。
中國科學(xué)院水生生物研究所研究人員選取了位于長(cháng)江流域江漢湖群的26個(gè)不同富營(yíng)養化水平的淺水湖泊,從2017-2019年開(kāi)展了連續同步野外定量觀(guān)測,研究了富營(yíng)養化對魚(yú)類(lèi)分類(lèi)學(xué)多樣性、功能多樣性及功能性狀等方面的影響。
該研究證實(shí)了富營(yíng)養化是影響?hù)~(yú)類(lèi)群落結構的重要因素,一方面導致魚(yú)類(lèi)總生物量增加和功能多樣性降低,但對物種豐富度影響不大。另一方面導致不同種類(lèi)優(yōu)勢關(guān)系發(fā)生轉變,少數物種優(yōu)勢度顯著(zhù)增加(圖1)。
圖1 富營(yíng)養化對湖泊魚(yú)類(lèi)群落結構的影響機制
該研究深入探討了富營(yíng)養化對物種功能性狀的過(guò)濾作用。在對功能性狀的研究中,從魚(yú)類(lèi)生活史策略、攝食營(yíng)養和棲息生境選擇等方面揭示了魚(yú)類(lèi)群落功能結構的變化(圖2)。富營(yíng)養化造成的棲息生境退化,尤其是生物阻塞和水底缺氧等事件,導致許多依賴(lài)礫石生境(如棒花魚(yú),Abbottina rivularis)或雙殼類(lèi)進(jìn)行繁殖和護幼行為(如鱊亞科和黑鰭鳈,Sarcocheilichthys nigripinnis)的魚(yú)類(lèi)減少。同時(shí),富營(yíng)養化顯著(zhù)改變了湖泊的食物資源與營(yíng)養結構,特別是湖泊中上層以浮游動(dòng)物(如似鱎,Toxabramis swinhonis)或小型魚(yú)類(lèi)為食(如達氏鲌,Chanodichthys dabryi)的物種豐度顯著(zhù)增加??傮w而言,富營(yíng)養化通過(guò)環(huán)境過(guò)濾,減少了受生境退化影響較大物種的多樣性,增加了耐受物種的功能性狀同質(zhì)性,從而導致魚(yú)類(lèi)群落功能簡(jiǎn)化(圖1)。
圖2 環(huán)境變量對魚(yú)類(lèi)群落功能性狀的影響
該研究不僅揭示了富營(yíng)養化對長(cháng)江流域湖泊魚(yú)類(lèi)群落的影響機制,還將該研究的發(fā)現與歐洲(全世界富營(yíng)養化對湖泊魚(yú)類(lèi)群落影響研究最多的地區)的相關(guān)研究進(jìn)行對比。結果顯示,中國和歐洲湖泊富營(yíng)養化對魚(yú)類(lèi)群落營(yíng)養結構產(chǎn)生的影響有所不同,強調了特定進(jìn)化歷史導致的魚(yú)類(lèi)區系差異在理解魚(yú)類(lèi)群落對環(huán)境脅迫響應過(guò)程中的重要作用。該項研究為富營(yíng)養化湖泊的持續恢復和群落調控提供了科學(xué)依據。
該研究近期以“Eutrophication induces functional homogenization and traits filtering in Chinese lacustrine fish communities”為題在《Science of the Total Environment》上發(fā)表(https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.159651)。
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、中科院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )、湖北省技術(shù)創(chuàng )新專(zhuān)項(重大項目)等項目的資助。研究工作由中國科學(xué)院水生生物研究所與法國圖盧茲第三大學(xué)合作完成。水生所漁業(yè)生態(tài)學(xué)學(xué)科組博士生馮凱為論文的第一作者,王齊東副研究員為通訊作者。