为评估太白河川陕哲罗鲑(Hucho bleekeri Kimura)的资源现状和环境容纳量,于2017-2018年对太白河的鱼类资源、饵料生物资源、水体理化特征等进行了调查.采用密度法估算出太白河川陕哲罗鲑现存资源量为3814尾,95%的置信区间为3624-4005尾;构建了太白河流域的Ecopath模型,河流总生产量为1748.91 t/(km2·a),其中初级生产力为1643.00 t/(km2·a),生态系统的连接指数(CI)和系统杂食指数(SOI)分别为0.429和0.087.川陕哲罗鲑、秦岭细鳞鲑(Brachymystax lenok tsinlingensis)、小型中下层鱼类和浮游植物四个功能组为太白河水域生态系统中的关键种(类群),估算出川陕哲罗鲑的环境容纳量为1.87 t/km2,约5127尾,其中幼鱼为3399尾,成鱼为1728尾.基于现存量和环境容纳量,建议强化栖息地保护,促进川陕哲罗鲑资源恢复.

人为水文调控正深刻改变湿地生态系统的结构与功能.由于缺乏长期监测记录,目前针对湿地生态系统如何响应人为水文调控的报道较少.本研究基于神农架大九湖五号湖的一根长44 cm的沉积岩芯多指标记录,重建了近40年来大九湖生态水文变化过程,并探讨其驱动因子.结果表明:五号湖的硅藻群落经历了 3个主要演化阶段:1980-2008年以底栖硅藻为主,2008-2016年浮游硅藻迅速增加,2016年以来小型脆杆藻占主导.冗余分析表明,硅藻组合变化与总有机碳、总氮和Mn/Fe值显著相关.2008年以来硅藻组合变化反映了五号湖由早期富含有机质的泥炭地向浅水湖泊转变,主要响应筑坝提升水位;2016年以来底栖和附生硅藻增多,响应大九湖移民搬迁后水生植物扩张、水体透明度增加的过程.沉积硅藻记录揭示了大九湖的环境变化过程,为湿地保护提供了科学依据.

在海洋牧场建设过程中,生态调控方式实施后对海洋牧场生态系统的影响通常难以预测,这对海洋牧场的生态安全和高质量发展提出了严峻挑战.为此,建立了一种基于定性网络模型(Qualitative network model,QNM)的海洋牧场生态系统模拟评价方法,并以獐子岛海洋牧场近岸增殖海域作为研究区域,构建以增殖目标种为核心的定性网络模型,模拟评估海洋牧场3种不同类型的生态调控情景(增殖目标种、移除捕食者、海藻场修复)及其复合条件下,牧场群落范围内的响应,分析海洋牧场生态调控策略与生物功能群变化之间潜在关系.结果显示:目标种增殖(仿刺参和虾夷扇贝)产生的上行效应导致其捕食者呈现积极响应,产生的下行效应导致其它底栖动物、浮游植物和有机碎屑等功能群呈现消极响应,移除捕食者海星产生的下行效应导致虾夷扇贝呈现积极响应,表明在增殖区清除敌害生物的重要性,海藻场修复对整个群落有明显的积极影响,体现了海藻场在养护近岸生态系统的重要生态意义.研究表明:QNM可有效识别生态系统潜在的营养级联效应,评估生物功能群的响应,基于QNM的海洋牧场生态调控模拟评价方法,突破了定量食物网模型在数据有限系统中使用的局限性,可为海洋牧场建设的生态调控策略制定提供科学参考.

浮游植物功能群具有揭示浮游植物群落演替规律和指示水环境的作用.雅鲁藏布江是中国重要的水系.本研究于2019年8月(夏季)、11月(秋季)和2020年5月(春季)对雅鲁藏布江中上游的浮游植物群落结构和环境因子进行调查,探讨浮游植物功能群的季节变化特征及其对水环境的指示作用.结果表明:(1)雅鲁藏布江中上游水体呈碱性,水温、流速、浊度在3个季节间存在显著差异.(2)雅鲁藏布江中上游共鉴定出浮游植物8门11纲24目44科121属,浮游植物群落结构整体呈硅藻-绿藻-蓝藻型.可将浮游植物划分为28个功能群,其中有16个优势功能群,且浮游植物功能群的季节变化明显.(3)冗余分析和方差分解分析发现,水温、pH、溶解氧是影响雅鲁藏布江中上游浮游植物优势功能群分布的主要环境因子.(4)基于3个季节的香农指数(0.56～3.09,均值为2.20)和生态状态指数(1.92～4.91,均值为3.63)的综合评价表明,雅鲁藏布江中上游的水质状态为"良好".本研究揭示了高原河流浮游植物功能群特征及其对水环境的指示作用,为雅鲁藏布江中上游的水生态研究提供科学依据.

塑料的广泛应用导致大量微塑料进入环境,尤其是水环境,从而产生环境风险.浮游植物等自养生物是湖泊系统的主要初级生产者,是湖泊食物链的关键组成部分,为食物链的上游提供能量和物质基础.同时,浮游植物也是对微塑料响应最敏感的类群.了解湖泊浮游植物等初级生产者对微塑料的响应是探究微塑料对湖泊生态系统功能影响的重要基础.总结了全球湖泊生态系统微塑料的丰度、类型、尺寸、来源等分布特征,系统分析了微塑料暴露对浮游植物等初级生产者细胞结构、基因表达和生长,以及对浮游植物叶绿素a含量、光合活性的影响,并总结了其中的影响机制.总体而言,微塑料会降低初级生产者的叶绿素a含量,剂量越高、尺寸越小,这种抑制作用越强烈;同时,微塑料也会作用于初级生产者,造成细胞膜损伤、DNA损伤,调控其相关功能基因表达,抑制其生长和光合活性等.然而,湖泊生态系统微塑料的实际检出浓度远低于室内暴露实验中的添加剂量,微塑料结构和组分也更为复杂,野外观测结果与室内培养实验之间还不能建立直接的对应关系.因此,未来的相关研究应集中在如何有效联系野外观测结果与室内培养实验结果,进一步聚焦建立可靠的、可应用推广的微塑料浓度与初级生产者之间的剂量-效应关系模型,探究微塑料对湖泊初级生产者的作用机制,为刻画微塑料对湖泊生态系统初级生产者及其功能的作用机制提供科学支撑.

为了解武昌湖浮游植物功能群的季节演替特征及其影响因子,于2019年12月—2020年10月对武昌湖进行季度采样,应用浮游植物功能群方法分析了武昌湖浮游植物功能群组成、时空变化,运用典范对应分析(CCA)、方差分解分析等方法,分析了影响功能群演替的关键因子,并运用集合指数(Q指数)和综合营养状态指数(TLI)评价湖泊水质.结果表明:调查期间武昌湖共检出浮游植物9 门 343种,根据功能群分类法可分为25个功能群,其中优势功能群18组,分别为A、B、D、P、MP、T、TB、S1、SN、X3、Y、E、H1、J、L0、M、W1和W2;优势功能群的季节演替规律为P、E(冬)→W1、MP(春)→D、L0(夏)-D(秋);CCA分析结果显示,环境变量对浮游植物功能群分布起决定作用,其中水深、水温、电导率、透明度、氮营养盐(TN、NH4+-N、N03--N和N02--N)是主要影响因子;不同季度的Q指数为夏季(2.28)＜春季(2.30)＜秋季(2.67)＜冬季(3.02),表明湖泊水质处于中等-好范围;不同季度的TLI值为冬季(59.85)＜秋季(59.91)＜夏季(62.12)＜春季(65.74),表明湖泊水体处于轻度-中度富营养状态,2种评价结果均表明冬季水质略优于其他季度.功能群的应用可以揭示武昌湖浮游植物的演替特征,反映水环境状态,对湖泊水质评价和生态保护具有指导意义.

为了解广州海珠国家湿地公园河湖连通水系浮游植物功能群对不同水体连通性和异质性的响应,于2021年对石榴岗河-海珠湖连通水系浮游植物群落结构和环境特征进行季度调查.共鉴定浮游植物6门76属168种,以绿藻门、硅藻门、裸藻门和蓝藻门为主;海珠湖浮游植物的平均丰度(64.76×106 cells.L-1)显著高于石榴岗河(24.09×106 cells·L-1)(P＜0.05),石榴岗河Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数均显著高于海珠湖(P＜0.05);依据浮游植物的生态功能,连通水系划分为28个浮游植物功能群,优势功能群主要是以平裂藻属(Merismopedia)为代表的Lo功能群、以栅藻属(Scenedesmus)为代表的J功能群和以沟链藻属(Aulacoseira)为代表的P功能群;冗余分析表明,水温、铵态氮和总磷是影响浮游植物优势功能群的主要环境因子;海珠湿地河湖连通水体已达到富营养化水平.

为探究淮河中游种质资源保护区浮游植物功能群特征及其驱动因子,于2020年对淮河荆涂峡鲤、长吻鮠国家级水产种质资源保护区开展为期一年的季度采样调查.基于功能群分类法探究保护区浮游植物群落结构时空特征,使用相关性分析、冗余分析对数据集进行分析,并采用河流生态健康指数来探究保护区水生态现状.结果表明:保护区浮游植物功能群划分为27个,优势功能群为H1、J、P、Y、X2、D和MP,其季节演变趋势呈现MP/P/Y(冬季)-H1/J/P/Y(春季)-H1/P/X2(夏季)-D/X2(秋季)的趋势,其中功能群P在春、夏和冬季均为优势功能群;H1、P和X2为保护区各区域共有优势功能群,D为涡河特有优势功能群;冗余分析结果显示,叶绿素a、高锰酸盐指数(CODMn)和pH为保护区浮游植物优势功能群演替的主要驱动因子;保护区生态健康指数变动范围为1.29～3.98,均值为3.07±0.72,水体总体呈现"好"的水质状态.

为探究大型水库浮游植物优势属演替的驱动因子和丝状蓝藻增殖机制,研究了千岛湖2017-2021年浮游植物群落结构变化及其与环境因子之间的关系.研究发现,千岛湖浮游植物密度和生物量均呈逐年上升趋势,其中蓝藻密度显著上升.2021年,浮游植物年均密度和生物量分别达到1.54×107 cells/L和2.23 mg/L,比2017年分别上升了 161.02％和52.74％.2017-2021年千岛湖浮游植物蓝藻门优势属由微囊藻属(Microcystis)和长孢藻属(Dolichospermum)占优势,演替为假鱼腥藻属(Pseudanabaena)、细鞘丝藻属(Leptolyngbya)、尖头藻属(Raphidiopsis)和Dolichospermum等多种丝状蓝藻共同占优势.浮游植物功能群分析表明,由功能群M和有异形胞的丝状蓝藻H1功能群占绝对优势向功能群H1、S1和SN等多种丝状蓝藻共同占优势转变.在监测期间,千岛湖全湖平均TN和TN/TP显著下降,而TP呈上升趋势.曼特尔检验(Mantel Test)和结构方程模型(SEM)分析结果表明,降雨形成的地表径流输入对TP升高贡献较大,浮游植物总生物量主要与TP、WT、DO、pH、SD和Temp显著相关,浮游植物总密度则受TN、WT、pH、SD和Temp驱动.其中,蓝藻密度和生物量的变化均受TN、WT、pH、SD、Pre和Temp共同驱动.通过冗余分析(RDA)表明浮游植物优势属和优势功能群变化由TN、TP和WT等共同驱动.丝状蓝藻Pseudanabaena、Raphidiopsis、Leptolyngbya与TN负相关,而Dolichospermu与TN正相关、Microcystis与TP正相关,研究表明,TN的降低是导致丝状蓝藻种类增加的主要原因之一.在营养盐较低的水库中,浮游植物群落结构较易受极端气候(暴雨、高温等)、营养输入和水体扰动等因素的影响.较强降雨导致水体混合增加和营养脉冲补给,可能诱发水库浮游植物生物量增加及丝状蓝藻增殖问题.研究结果对于贫-中营养水库蓝藻水华预测和防控具有重要的意义.

浮游植物群落组成的时空变化能够反映生态系统的稳定性,在维持红树林生态系统功能、保护生物多样性等方面具有重要意义.在厦门海沧湾红树林恢复区设置4个采样点,对不同季节水体浮游植物的群落组成进行调查,评价其生物多样性和水体营养状态.结果表明,研究区共采集到浮游植物5门36属52种.浮游植物的群落结构具有明显的季节变化和空间差异,浮游植物丰度为0.27×104～25.75×104 cells· L-1,年平均丰度为5.06×104 cells·L-1,全年优势种为针杆藻(Synedra sp.).Shannon、Margalef和Pielou指数的变化范围分别为0.44～2.38、0.38～2.01和0.18～0.96.浮游植物的群落结构及多样性指数表明,研究区水体呈中度营养状态,但由于受人类活动影响,存在水体富营养化的潜在风险,应注意监测和防治处理,预防赤潮的发生.