脆弱型淡水生态系统生物多样性对生态系统功能稳定性的影响及机理研究

As the increasing of the ecological risk due to the global biodiversity loss, the biodiversity-functioning stability relationship attract more attention. But there is still a debate for this relationship. The debate focus on “whether the biodiversity increase could promote the ecosystem functioning stability”. To this question, the key is the type of diversity we used, the spatial scale at which we studied. Especially, the ecological functioning some species provide, which is usually very important for the ecological functioning, is rarely taken into account. In this study, we take the vulnerable aquatic ecosystem in the Jinsha River downstream as the study area, and fish diversity as the main factor. We comprehensively consider many types of biodiversity (species diversity, functional group diversity), many spatial scale (local scale, regional scale). Based on the study of food web structure and identification of the key species, we carry out the study of the effect of key species loss to the ecological functioning stability. The local scale and regional scale diversity are studied separately to demonstrate the influence mechanism to the ecosystem functioning stability. Finally, the fish diversity protection strategies aiming to the maintaining of the ecological functioning will be discussed. This study can not only be conductive to improve the biodiversity-stability relationship theory, but also have meaningful scientific value for the biodiversity protection in the vulnerable aquatic ecosystem.

随着全球生物多样性下降，生态风险突出，生物多样性-生态系统功能稳定性关系持续受到广泛关注，但二者关系依然存在争议。争议焦点在于“多样性升高能否提高生态系统稳定性”，而问题根本在于采用的多样性类型、研究尺度等因素的影响，并且罕有考虑物种的生态功能定位这一在生态系统功能研究中极为重要的因子。本研究选择金沙江下游脆弱生态系统，以鱼类为主要研究对象，综合多类型多样性（物种、功能群多样性）、多尺度多样性（局域、区域尺度），在开展食物网结构解析、识别关键功能类群的基础上，研究主要物种丧失对系统功能稳定性的影响，分析局域和区域尺度多样性对稳定性影响的作用机理，并基于影响机理探讨以维持生态系统功能为主旨的生物多样性的保护策略。本研究综合考虑食物网结构、物种生态功能定位、多类型多样性、多尺度多样性的研究，不仅对完善多样性-稳定性理论体系有重要的科学意义，也对于脆弱型生态系统多样性的保护有重要的应用价值。

为进一步研究生物多样性-生态系统功能稳定性关系，本研究选择多类型多样性（物种多样性、功能多样性）、多尺度多样性（局域多样性、区域多样性），在开展食物网结构解析、识别关键功能类群的基础上，研究主要物种丧失对系统功能稳定性的影响，分析以维持生态系统功能为主旨的生物多样性保护策略，不仅对完善生物多样性-生态系统功能稳定性的理论体系具有重要的科学意义，对于脆弱型生态系统多样性的保护也具有重要的应用价值。以金沙江下游典型脆弱形态系统为研究区域，采用基于浮游植物、浮游动物、着生藻类、底栖动物和鱼类在内的多生物类群构建了金沙江下游典型河流的食物网结构模型，阐明了赤水河和黑水河生态系统的系统复杂性和稳定性相对较高，而闸坝建设导致黑水河系统成熟度、复杂性和稳定性低于赤水河。该区域内保护性鱼类资源量一旦发生变动就会对赤水河和黑水河造成较大影响。赤水河中三种保护性鱼类生物量降幅分别达到40%、10%和30%，黑水河中三种保护性鱼类生物量降幅分别达到30%、10%和30%时，生态系统规模、成熟度和稳定性降低到最低值。局域和区域尺度的因子对生物群落的影响存在交互作用，交互作用对着生藻类、底栖动物和鱼类群落的解释率分别为6%、6%和12%，对鱼类的影响最强，主要是鱼类的扩散能力较弱。基于多类型多样性（物种多样性、功能多样性、系统发育多样性）在闸控河流和无闸控河流中生态系统功能稳定性的影响，结果表明功能多样性和系统发育多样性比物种多样性则能更敏感的指示出有水文扰动的河流中生物多样性的变化特征，并且对功能稳定性具有较高的贡献率，其中，物种响应异步性是多样性维持生态系统功能稳定性的关键机制，多类型多样性通过交互作用影响了生态系统的功能稳定性，影响路径较复杂。