黄河三角洲湿地食物网结构对水文连通变化的响应及机制

By controlling the active and passive movement of organisms and propagules, as well as the flux of carbon and nutrients, hydrological connectivity can be treated as a strong controller of trophic structure. Understanding the relationship between hydrological connectivity and the food web structure will greatly assist humans in deepening the understanding of changes in ecosystem structure and function resulting from changes in the hydrological connectivity of aquatic ecosystems under natural or human-induced impacts. Wetlands of the Yellow River Delta severely disturbed by human activities are chosen to be the study area. Through remote sensing image interpretation, graph theory and other technical methods, wetland patches will be divided into three types of hydrological connectivity: ocean connectivity, surface runoff connectivity, and geographic isolation. And wetland networks will be constructed to access the connectivity intensity of wetlands. Further, wetland habitats and species distribution characteristics under different patterns of hydrological connectivity will be monitored to reveal the influence of hydrological connectivity on food source types and consumer species migration. Finally, based on stable isotope analysis techniques, the food network structure will be constructed to elucidate the response mechanism of food network structure to hydrologic connectivity changes. The results can provide a scientific basis for the restoration of degraded wetlands and rational development of existing wetland resources in the Yellow River Delta.

通过控制生物体的主动和被动迁移，以及碳和营养物质的通量，水文连通对于生态系统的营养结构具有强大的控制作用。了解水文连通与食物网结构之间的关系，将大大有助于人类加深对于自然或人为影响下水生生态系统水文连通性改变所带来生态系统结构和功能变化的认知。项目选取受人类活动严重干扰的黄河三角洲湿地为研究对象，通过遥感影像解译和图论等技术方法，将湿地斑块划分为海洋连通、地表径流连通、和地理隔离三种水文连通类型，并构建湿地网络，评估各湿地斑块的连通强度，监测不同水文连通格局下的湿地斑块生境及物种分布特征，依靠稳定同位素分析技术构建各湿地斑块的食物网结构，从定性和定量两个方面揭示水文连通对于食源类型及消费者物种迁移的影响规律，阐明食物网结构对水文连通变化的响应机制。研究结果能够为黄河三角洲受人类胁迫退化湿地的恢复及现有湿地资源的保护及合理开发利用提供科学依据。

引入淡水对滨海地区因土壤盐碱而退化的湿地进行生态修复以恢复植被景观，维持生态系统多样性，这一技术目前已得到广泛应用。然而，蓄水堤防的建设阻碍了恢复湿地与海洋之间的水文连通，此外，淡水输入也将改变水体的理化性质，从而对恢复湿地的生态系统带来深远影响。因此迫切需要针对长期淡水输入下水文特征的改变对于恢复湿地生态系统结构和功能的影响进行监测和评估。本研究对中国黄河三角洲国家级自然保护区进行10年淡水输入的恢复湿地生态系统与附近缺乏淡水输入的天然湿地生态系统进行了对比研究，通过水质测定和水生无脊椎动物群落结构分析，阐明恢复湿地和天然湿地之间水环境的物理化学差异；评估恢复湿地和天然湿地之间水生无脊椎动物群落结构的差异。同时基于稳定同位素分析方法，确定黄河三角洲河口湿地主要优势水生无脊椎动物和鱼类消费者的食源构成，阐明湿地食物网的主要能量流动途径，构建食物网的营养结构。结果表明：.1.引入淡水之后，水生无脊椎动物群落结构在恢复湿地和天然湿地间存在显著差异。淡水补给恢复湿地，昆虫纲动物为优势物种；而天然湿地维持了原有潮汐流，环节动物，甲壳动物和腹足纲动物仍是构成水生无脊椎动物群落的主要成员。.2. 恢复湿地与天然湿地相比，食物源和食物网结构发生显著变化。天然湿地，SPOM对食源的贡献远高于湿地植物和沉积物；恢复湿地，湿地植物和藻类同样成为了重要的食物来源，其湿地生态系统碳源的贡献与SPOM接近。天然湿地营养流以碎屑食物链为主，而恢复湿地以碎屑食物链和牧食食物链双重链条为主。.3．相比恢复湿地和天然湿地，水体盐度是最根本的差异性指标；pH，Na+，ORP，TN和IC是导致水生无脊椎动物群落差异的最为关键的水质参数。.4. 淡水补给和堤坝建设对潮汐流的阻碍，导致了恢复湿地SPOM的δ15N值（均值1.95‰）低于天然湿地（均值4.68‰），营养较为贫化；导致食物网结构变化。