浮游植物群落结构对水情动态变化响应的区域湖沼学研究

As the important organisms in aquatic ecosystem, phytoplanktons respond very quickly to changes in their environment. Therefore, phytoplankton population observation may be used as a reliable tool for biomonitoring studies to assess the status of aquatic bodies. Being the largest freshwater system connected to the Yangtze River, Poyang Lake plays a vital role in global ecological environment, which is selected as the studying area for temporal and spatial heterogeneity of hydrological characterization and lack of knowledge on the potential impacts on phytoplankton of changes to hydrology. Then, the combined methods of large-scale comparative limnological studies of the lake with multiple statistical analyses based on different scales of single species populations, multiple species communities is able to elucidate the relationships between phytoplankton and hydrological dynamics in Poyang Lake, which can also be helpful to revealing the feedback mechanisms of the structure and function of phytoplankton community to hydrology. The results help us find out the thresholds of hydrology that shape the composition and succession of phytoplankton community in the unique lake with high-amplitude hydrological fluctuations, which can provide scientific basis for environmental impact assessment of hydraulic and hydroelectric engineering and further reduction of regional ecological disaster risk.

浮游植物作为水域生态系统中重要的生态类群，因其种群构成对栖息环境的变化极为敏感，而成为水环境监测的敏感生物指标。鄱阳湖是具有重要国际地位的高水情变幅通江湖泊，水情动态呈时空异质性。本项目针对鄱阳湖浮游植物生态特征对其独特的水情时空变化响应的机理研究缺乏这一现状，拟选取鄱阳湖典型水情区域，运用大空间尺度的比较湖沼学研究，结合多元统计学等手段，从浮游植物物种、种群与群落等不同尺度揭示鄱阳湖浮游植物种群演变与水情动态之间的相互关系，阐明鄱阳湖浮游植物结构功能演变对水情时空动态变化的响应与反馈机制。研究结果有助于解析湖泊季节性高变幅水情变化对浮游植物结构与功能的影响阈值，为降低区域生态灾害风险和重大水利工程规划决策提供科学依据。

浮游植物作为水域生态系统中重要的生态类群，因其种群构成对栖息环境的变化极为敏感，而成为水环境监测的敏感生物指标。鄱阳湖是具有重要国际地位的高水情变幅通江湖泊，水情动态呈时空异质性。本项目针对鄱阳湖浮游植物生态特征对其独特的水情时空变化响应的机理研究缺乏这一现状，选取鄱阳湖湖区内典型水情区域，阐明其枯水期、涨水期、丰水期及退水期等不同阶段浮游植物群落分布格局与结构变化特征，研究水情波动节律对浮游植物群落分布与结构演替的影响。通过比较湖沼学研究，阐明鄱阳湖不同水情特征湖区或湖群浮游植物群落分布格局与结构功能变化特征。同时对比分析各种水文、水质和生物等条件组合下浮游植物的表现特征，研究不同湖区在不同水情周期下水情因素对浮游植物生态影响的阈值条件。研究结果显示：（1）鄱阳湖浮游植物叶绿素a浓度受水温、透明度、水位波动和氮营养盐等多种环境因素的协同影响，叶绿素a浓度与水位值显著正相关，即高叶绿素a浓度出现在高水位阶段。（2）鄱阳湖不同水位期浮游植物功能类群特征显著不同，低水位期的典型功能类群为P型，Y型，MP和TB型，M和LM 型（微囊藻 (Microcystis spp.)）以及H1型（鱼腥藻 (Anabaena spp.)）；高水位期，典型功能类群为P型，M和LM 型，Y型，G型 （实球藻 (Pandorina spp.)和空球藻 (Eudorina spp.) ）和H1型。（3）鄱阳湖总浮游植物、硅藻、蓝藻和绿藻生物量受水位影响呈抛物线趋势变化，即低水位时，随着鄱阳湖水位的增加，生物量逐渐增加；当达到一定的水位阈值时，随着鄱阳湖水位继续增加，生物量逐渐减少。总浮游植物、硅藻、蓝藻、绿藻生物量最高点的水位值分别为14.7 m、14.8 m、14.4 m、15.2 m。（4）鄱阳湖湖区水位波动不仅会影响水体理化性质和浮游植物生长，水体中的藻类也会随水流流速及流场迁移聚集。从MIKE21模型模拟鄱阳湖流场，流场总体趋势是由南向北，由湖湾流入湖面，最终流向北部通江湖区。因此，在无人为因素干扰的情况下，鄱阳湖东部湖湾聚集的蓝藻随着流场最终会流出鄱阳湖。由于东部湖湾水流流速较低，加之营养盐在此湖区的大量蓄积，春末夏季，此湖区极易蓝藻生长繁殖。以上研究结果有助于解析湖泊季节性高变幅水情变化对浮游植物结构与功能的影响阈值，为降低区域生态灾害风险和重大水利工程规划决策提供科学依据。