过去100年云南湖泊富营养化对水生低等生物群落与多样性的影响评价

云南社会经济的持续发展对该地区自然生态环境产生重要影响，其结果之一是导致湖泊水体持续富营养化和生态环境功能急剧退化等严重问题。对云南湖泊的有效保护和治理急需认识和评价富营养化对湖泊生物群落结构和多样性时空分布的影响及驱动规律，同时需要有高分辨率和多指标长期生态环境数据支持。本研究以古湖泊学方法和数据统计分析为主，结合现代湖泊水质与环境调查分析，揭示湖泊硅藻和枝角类的地理区系分布和多样性空间变化特征。通过应用多个生物和非生物指标对湖泊沉积物分析，结合气候资料和流域开发历史文献，重建过去100年来五个典型高原湖泊的富营养化和生态环境变化历史。评价不同类型湖泊的富营养化过程对湖泊硅藻和枝角类群落结构的驱动作用, 比较和区分湖泊营养水平对生物多样性的长期影响和控制规律，从而认识湖泊富营养化对水生生态系统的影响过程和机制，为高原湖泊保护和治理提供数据和科学依据，促进对云南湖泊资源可持续利用和管理。

云南是全球生物多样性的热点地区之一，拥有丰富的生物资源和多样的气候地貌类型。然而云南生物多样性具有高度的特异性和脆弱性等特征, 近几十年来已经遭到物种入侵、栖息地破坏等威胁。目前云南生物多样性的研究主要集中于陆地生态系统的现代调查，而在长时间尺度上和典型水生生态系统中缺乏系统的研究。同时，系统生产力与生物多样性的关系是现代生态学研究的前沿问题。本研究结合现代调查结果与湖泊沉积物记录，围绕研究水生生物多样性与系统生产力关系在时间与空间尺度上的变化模式，探讨空间尺度上否与时间尺度上的模式表现出一致性，同时不同营养水平的湖泊在百年时间尺度上是否呈现了不同的响应模式。基于20余个湖泊沉积物表层硅藻与枝角类群落的记录表明，控制物种分布与群落结构的主要环境因子包括湖泊物理和水化学特征，尤其是与人类活动相关的环境过程（如富营养化）已经对湖泊生物的分布产生了重要影响。同时采用沉积物顶底比较法，发现空间尺度上云南湖泊生物群落与多样性在近百年来出现了明显的变化，主要与湖泊富营养化过程相关。随着湖泊生产力的变化群落α多样性指标空间尺度上呈现单峰响应模式，沉积物钻孔记录进一步揭示了云南6个典型湖泊硅藻与枝角类近百年来的生物多样性随湖泊富营养化出现了不同的响应模式，主要与湖泊的总体营养水平和富营养化历史相关。其中低系统生产力的湖泊表现为线性增加模式，较高湖泊生产力的系统呈现的是单峰模式，而在快速富营养化的水体中呈现的是线性降低。同时，湖泊低等生物的α多样性与β多样性响应系统生产力关系在时间尺度上是一致的。本研究验证了空间和时间尺度上云南水生生物多样性响应湖泊生产力模式的一致性，并受湖泊富营养化过程和营养水平的控制。同时，部分湖泊记录表明重金属污染等环境压力的出现可以导致群落结构的突变与生物多样性的持续降低，而对湖泊的水文调控不仅可以通过水动力的变化直接影响生物群落的结构，还可以为物种的扩散提供生态通道从而影响种群的分布与群落的构建。在受到多个环境压力影响的湖泊中，硅藻与枝角类等生物群落对湖泊生态环境的敏感性上也可能存在一定差异。总之，本研究的开展可为云南湖泊生物多样性的保护和生态修复提供一定的科学依据，同时也可丰富生物地理分布与多样性响应模式在低纬度、高海拔地区的适用性与尺度依赖性等理论探讨的内容。