浅水湖泊浮游植物群落对升温的响应及其与大型浮游动物的关系

Climate warming may enhance the growth of phytoplankton, and thus increase the eutrophication of lake. Meanwhile, climate warming can also increase the feeding rate of large-sized zooplankton, the main grazer of phytoplankton, and hence increase the grazing by zooplankton on phytoplankton. Thus, is it possible that zooplankton controls the effect of increased temperature on phytoplankton community? We conducted an outdoor mesocosm experiment to explore the role of large-bodied zooplankton on the response of phytoplankton community to increased temperature. The hypothesis of this study is that warming will promote phytoplankton biomass and also cyanobacterial dominance in the regime without large-bodied zooplankton. However, in the regime with large-bodied zooplankton, warming boosts the growth of large-bodied zooplankton, and thereby offsets the warming effects on phytoplankton dynamics. Our study can partially explore the potential mechanisms of phytoplankton community response to climate warming in subtropical shallow lakes. Meanwhile, our study can also provide scientific references for lake management and ecological restoration.

气候变暖可能会促进浮游植物的生长繁殖，从而加剧湖泊的富营养化。大型浮游动物是浮游植物的主要捕食者，气候变暖同样会提高大型浮游动物的摄食率，从而增加其对浮游植物的捕食压力。那么在浅水湖泊中，大型浮游动物能否抑制升温对浮游植物群落的影响？本研究拟通过升温模拟实验，比较不同系统（有无大型浮游动物）中浮游植物群落对升温的响应，并从中探寻大型浮游动物的作用。本研究假设在无大型浮游动物的系统中，升温能够促进浮游植物的生长和蓝藻在浮游植物群落中的优势；然而，在有大型浮游动物较的系统中，升温会提高大型浮游动物生物量，从而抑制升温对浮游植物的影响。本研究的结果将揭示亚热带浅水湖泊浮游植物对气候变暖响应的部分机理。研究结果同时能够将为制定浅水湖泊的管理和生态修复对策提供科学依据。

本项目以浅水湖泊生态系统对未来气候变暖的响应以及应对策略作为研究背景，拟通过模拟实验探讨浅水湖泊浮游植物群落对增温的响应及其与食物网结构的关系。按照项目实验设计，中宇宙实验于2016年在太湖湖泊生态系统研究站完成。实验设有增温和鱼类（有/无）两个实验因子，整个实验持续了112天。实验容器为12个400 L塑料桶，实验采用的沉积物和湖水均来自于太湖梅梁湾。实验结果表明增温和鱼类对浮游生物具有显著的交互影响：1）在有鱼的系统中，升温显著增加了鱼类和浮游植物的生长，二者生物量显著增加。然而，增温显著降低了浮游动物的生物量，包括大型枝角类溞属和浮游动物总丰度都明显降低。同时，升温显著提高了水体营养盐浓度，总磷浓度增加了3倍之多；2）在无鱼的系统中，增温对浮游动物的生物量没有明显影响，大型枝角类溞属能够在30℃以上高温水体中保持种群规模；同时，在无鱼的系统中，水体营养盐水平和浮游植物的生物量均维持在较低水平，增温的影响不显著。实验结果表明了通过调控湖泊鱼类群落，能够有效的抑制气候变暖对富营养化的负面影响。项目在亚热带浅水湖泊应对未来气候变化的管理策略与生态修复方面具有一定的应用前景.