科研進展

人類活動影響下近海生態(tài)系統(tǒng)長期變化及穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換研究取得新進展

發(fā)布時間:2024-08-13 來源:南海海洋研究所

近日,中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態(tài)重點實驗室(LMB)海洋浮游生物生態(tài)學研究團隊牽頭在人類活動引起的營養(yǎng)物質(zhì)輸入背景下近海生態(tài)系統(tǒng)長期變化及穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換研究方面取得新進展。相關成果以“Regime shift in a coastal pelagic ecosystem with increasing human-induced nutrient inputs over decades”為標題發(fā)表在《Water Research》上。副研究員周林濱與高級工程師楊熙為共同第一作者,研究員譚燁輝與研究員李開枝為共同通訊作者。

人類大量使用化肥與化石燃料以獲得食物和能源,排放大量的活性氮至自然生態(tài)系統(tǒng)中。長期持續(xù)的營養(yǎng)輸入導致近海等水體富營養(yǎng)化,生態(tài)系統(tǒng)功能也隨之變化調(diào)整。長期不斷增強的營養(yǎng)輸入可能迫使生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構與功能變化到達臨界點,從而出現(xiàn)劇烈持續(xù)的改變,造成生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換。

生態(tài)系統(tǒng)是一個錯綜復雜、相互關聯(lián)的系統(tǒng),由大量動態(tài)相互作用的生物和非生物成分組成。描述生態(tài)系統(tǒng)功能與狀態(tài)的變化,判斷生態(tài)系統(tǒng)變化臨界點及穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換是一項具有挑戰(zhàn)性的工作。

為探究人類活動引起營養(yǎng)物質(zhì)輸入背景下近海生態(tài)系統(tǒng)長期變化及其臨界點,研究團隊整理分析了大亞灣1991-2018年無機營養(yǎng)鹽和浮游生物豐度數(shù)據(jù)。為闡釋浮游生態(tài)系統(tǒng)功能變化,該研究引入粒徑譜方法,根據(jù)浮游生物豐度數(shù)據(jù)構建簡化粒徑譜表征浮游生態(tài)系統(tǒng)功能。

研究結(jié)果顯示,隨著海水溶解無機氮濃度升高,浮游食物網(wǎng)整體能量傳遞效率持續(xù)降低,在2006-2007年左右浮游生態(tài)系統(tǒng)變化達到臨界點,營養(yǎng)鹽組成與結(jié)構、浮游生態(tài)系統(tǒng)功能等出現(xiàn)明顯變化,很可能發(fā)生了穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換。這提示大亞灣漁業(yè)資源生產(chǎn)、氧化亞氮溫室氣體排放等過程都可能發(fā)生了顯著的改變,需要進一步研究關注。

本研究為浮游食物網(wǎng)能量傳遞效率隨營養(yǎng)水平增加不斷下降的觀點提供了有力的觀測證據(jù)。明確判斷大亞灣浮游生態(tài)系統(tǒng)長期變化臨界點,并提出浮游生態(tài)系統(tǒng)已發(fā)生穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換的觀點,可為海灣生態(tài)系統(tǒng)管理、生態(tài)環(huán)境保護與修復提供參考。

我國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作積累了大量長期的有關湖泊、河流、近海等水域的理化與浮游生物調(diào)查數(shù)據(jù),該研究可為基于這些歷史調(diào)查數(shù)據(jù)分析水生生態(tài)系統(tǒng)長期變化及其臨界點與穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換判斷,提供方法和案例參考。

圖1 過去幾十年間人類活動引起大亞灣溶解無機氮濃度不斷升高,營養(yǎng)鹽結(jié)構與浮游生態(tài)系統(tǒng)功能出現(xiàn)明顯變化,2006-2007生態(tài)系統(tǒng)變化達到臨界點,生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換。這對該區(qū)域漁業(yè)資源生產(chǎn)、氧化亞氮排放和生態(tài)系統(tǒng)管理產(chǎn)生潛在重要影響

本研究得到了國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃)項目、南海海洋所自主部署項目等資助。

相關論文信息:Linbin Zhou,Xi Yang,Kaizhi Li,Chenhui Xiang,Yunchao Wu,Xiaoping Huang,Liangmin Huang,& Yehui Tan. Regime shift in a coastal pelagic ecosystem with increasing human-induced nutrient inputs over decades. Water Research,2024,122147.

論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122147


附件下載: