當(dāng)前，全球內(nèi)陸淡水水體鹽度普遍上升，這種現(xiàn)象被稱為“淡水鹽堿化綜合征”。有模擬預(yù)測顯示，淡水鹽堿化將成為未來全球的重要生態(tài)環(huán)境挑戰(zhàn)之一。

中科院城市環(huán)境研究所水生態(tài)健康研究組楊軍團隊發(fā)現(xiàn)，鹽度是塑造淡水微型真核浮游生物群落動態(tài)的主要驅(qū)動力。該研究為城市水體浮游生物群落生態(tài)以及鹽度小幅度變化的生態(tài)效應(yīng)提供了新見解。相關(guān)成果近日發(fā)表于《微生物組》。

淡水鹽堿化的威脅

“人類可直接利用淡水，不能直接利用海水。淡水鹽堿化會嚴重影響飲用水資源，破壞基礎(chǔ)設(shè)施，例如，給水排水管道系統(tǒng)更容易腐蝕受損等。”中科院城市環(huán)境研究所研究員楊軍告訴《中國科學(xué)報》，“此外，在自然生態(tài)系統(tǒng)中，鹽堿化會危害淡水生態(tài)系統(tǒng)健康，高鹽度脅迫可導(dǎo)致淡水生物的適合度降低、畸形率增加、死亡率升高。”

此外，有研究表明，環(huán)境中增加的鹽可以與土壤和基礎(chǔ)設(shè)施相互作用，釋放出大量金屬、溶解固體和放射性粒子的混合物。淡水鹽堿化綜合征會使飲用水含毒，并對人類健康、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施、野生動物和生態(tài)系統(tǒng)造成負面影響。

“引起淡水鹽堿化的因素很多，包括自然因素和人為因素：海平面上升、海水入侵、全球氣候變化、人類活動等。”楊軍補充說，“全球氣候變化將有可能極大改變?nèi)虻臏囟群徒邓Ｊ剑瑥亩觿?nèi)陸水體鹽堿化程度，比如，降雨量下降、蒸發(fā)量上升。此外，污水排放、采礦、農(nóng)業(yè)施肥等，都會影響水體鹽度。”

小幅變化影響巨大

盡管淡水鹽堿化已引起科學(xué)家的警覺，但國際上關(guān)于內(nèi)陸水體小幅度鹽度變化對微型真核浮游生物群落的影響過程與效應(yīng)的研究卻很少。

為揭示小幅度鹽度變化背景下，微型真核浮游生物群落的構(gòu)建機制和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，楊軍等人在福建省廈門市集美區(qū)最大的景觀水體(杏林灣水庫)建立了長期定位生態(tài)觀測研究站。研究收集并分析了杏林灣水庫連續(xù)13個月的觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)研究期間鹽度最低為0、最高為6.1‰。

“結(jié)果表明，鹽度的小幅度增加導(dǎo)致微型真核浮游生物群落組成發(fā)生變化，生物多樣性顯著降低;鹽度主要通過調(diào)控確定性—隨機性過程的平衡來驅(qū)動微型真核浮游生物群落組成變化，即隨著鹽度的增加，確定性過程的相對貢獻越來越重要;在低鹽度條件下核心浮游生物網(wǎng)絡(luò)的魯棒性較高，而在中/高鹽度條件下衛(wèi)星浮游生物網(wǎng)絡(luò)的魯棒性更高。”該論文第一作者、楊軍團隊博士生莫媛媛對《中國科學(xué)報》說，“總體而言，鹽度是塑造微型真核浮游生物群落動態(tài)的主要驅(qū)動力。”

“淡水鹽堿化可以直接影響浮游生物群落，進而影響水生態(tài)系統(tǒng)及其服務(wù)功能。”楊軍補充說，該研究以微型真核浮游生物群落為對象，揭示了在低鹽度條件下，即使小幅度的鹽度增加也足以施加選擇性壓力，降低浮游生物多樣性，并改變?nèi)郝錁?gòu)建機制和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。

鑒于鹽度的小幅度上升未來在內(nèi)陸水體發(fā)生頻率更高，在評估、模擬和預(yù)測鹽度對沿海城市淡水生態(tài)系統(tǒng)的影響，以及城市水體的管理和保護時，應(yīng)充分考慮浮游生物群落對鹽度變化的響應(yīng)。

統(tǒng)籌協(xié)調(diào)應(yīng)對新挑戰(zhàn)

淡水鹽堿化水平主要通過水體鹽度的變化進行評價。通常，淡水的含鹽濃度在0.01‰至0.5‰。

“平均而言，1升海水含鹽35克左右，1升淡水中含鹽0.5克(萬分之五)以下。”楊軍說，“半咸水的含鹽量在0.5‰至30‰之間，其中寡鹽水含鹽0.5‰至5‰、中鹽水含鹽5‰至18‰、多鹽水含鹽18‰至30‰。目前我們的研究發(fā)現(xiàn)，杏林灣水庫最大鹽度已經(jīng)超出淡水范圍，達到寡鹽水和中鹽水水平。”

有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水體鹽度達到一定閾值時，水生態(tài)系統(tǒng)將發(fā)生非線性突變。

“即水體鹽度在達到濃度臨界值時，其微小變化將導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生巨大的未知變化。”楊軍強調(diào)說，“但是，不同水體鹽度閾值在不同地質(zhì)背景、氣候、人類活動下的變化等有待進一步研究。”

對此，楊軍表示，應(yīng)建立全球通用規(guī)范的采樣方法、實驗方案和建模標準，進行跨氣候區(qū)的科研合作，為解決、緩解內(nèi)陸水體鹽堿化問題提供有效的科學(xué)指導(dǎo)和應(yīng)對策略。

標簽： 浮游 生物 群落 機制