潟湖食物网结构和功能变化对富营养化的季节性响应研究—以厦门市筼筜湖为例

Eutrophication in coastal waters has been increasingly considered a major environmental issue worldwide. Coastal lagoons are typical aquatic environments located in the transitional zone between terrestrial and marine ecosystems. Increasing anthropogenic discharge of nutrients in recent years has posed a substantial threat to coastal lagoons, causing frequent red tide and “green tide” incidents. However, the response of lagoon ecosystem to eutrophication may not only be confined to the alteration of primary producers. It may trigger a series of cascade effects in the food web of the lagoon system. To date, our knowledge about such effects are still limited. In this project, we will use stable isotopes techniques and Ecopath model, together with other effective approaches to study the seasonal variation in lagoon ecosystem structure and functions in response to eutrophication. We aim to interpret the adaptive response of lagoon ecosystem based on the changes in trophic base, trophic structure and energy flow of the lagoon food web，and to some extend discuss the mechanism for food web level response of ecosystem to eutrophication in coastal lagoons. We expect that this study will improve our understanding about the integrity and complexity of lagoon ecosystems, and provide a theoretical basis for future ecological restoration of eutrophic coastal lagoons.

沿岸水域的富营养化已成为全球海洋环境面临的严峻问题。潟湖是典型的沿岸海洋生态系统之一，近年来富营养化问题趋于严重，赤潮和绿潮频发，并引发一系列食物网结构的级联效应和生态系统功能的变化。不过，目前我们对潟湖水体富营养化和生态系统变化之间关系的理解有限,生态系统如何通过结构和功能的调整来应对水体的富营养化仍只是模糊的认识。本研究拟选择典型富营养化潟湖-厦门市筼筜湖为研究对象，利用稳定同位素示踪和Ecopath模型等技术方法研究富营养化潟湖生态系统食物网结构和功能的季节演替特征，从驱动食物网流转的营养基础、食物网的营养结构和能流过程等几个方面系统回答沿岸潟湖如何通过结构和功能的季节性变迁来适应水体的富营养化，初步探讨潟湖生态系统食物网对水体富营养化的响应机制，加深我们对潟湖生态系统整体性和复杂性的认识，也为今后开展富营养化潟湖的生态修复提供科学依据。

沿岸水域的富营养化已成为全球海洋环境面临的严峻问题。本研究以厦门市筼筜湖为研究对象，利用稳定同位素示踪和Ecopath模型等技术方法研究富营养化潟湖食物网结构和功能的季节演替特征，初步探讨潟湖生态系统食物网对水体富营养化的响应机制。结果表明，富营养化引起筼筜湖食物网结构和功能发生明显的季节性变化,这主要是初级生产者和初级消费者种类组成的季节性变迁造成的。在冬春季，筼筜湖食物网可分为浮游生物网和底栖食物网，以底栖食物网为主。浮游生物网的碳流途径比较简单，POM的有机碳经浮游动物被浮游生物食性鱼类（鰏鱼）所摄食；底栖食物网的碳流途径有两条：一是POM经底栖滤食者进入更高的营养级，一是石蒓及表面的附生生物的物质和能量经啃食者（端足类和多毛类）被罗非鱼、鲻鱼等杂食性鱼类所获取，但端足类的啃食途径为主，它是连结冬春季筼筜湖初级生产与杂食性鱼类之间的关键营养通道。这时期食物网的营养基础是以石蒓及表面的附生生物为主。在夏秋季，筼筜湖以底栖食物网为主，浮游植物和部分底栖微藻的初级生产经底栖滤食者和食碎屑者进入更高的营养级，此外还有部分底栖微藻直接被杂食性鱼类摄食，这部分碳又通过肉食性鱼类的捕食活动进入更高的营养级，消费者最主要的碳源是底栖微藻。本研究构建了2008年和2017年的筼筜湖生态系统Ecopath模型。分析结果表明，海鸟位于筼筜湖食物网的最顶端，其营养级在2008年和2017年分别为3.59和3.70。该生态系统的总流量在2008年和2017年分别为19903 t/km2/year和17892.16t/km2/year，其中初级能量约54%来源于初级生产者，46%来源于碎屑。该生态系统的平均能量转换效率为2.57%-2.71%，低于大部分潟湖生态系统。筼筜湖的生物量随着营养级的升高呈现下降的趋势，斜率大约为16%-18%，生物量随着营养级的变化存在一定的波动，原因是该生态系统的大部分能量集中于中等偏下的营养级。因此，在筼筜湖，采取“削峰填谷”的生物操纵技术策略是筼筜湖食物网和生态系统稳定调控的关键。这为未来筼筜湖开展生态操纵实践提供理论依据，但还需进一步的模型论证以及实验验证。