气候变暖与富营养化协同影响浅水湖泊浮游动物群落结构的机制研究获进展

近日，中国科学院水生生物研究所关于全球气候变暖与富营养化协同作用影响浅水湖泊浮游动物群落结构的研究论文以Synergistic effects of warming and eutrophication alert zooplankton predator-prey interactions along the benthic–pelagic interface为题，发表在Global Change Biology上。

淡水生态系统正面临气候变化及其他多重环境因子的胁迫，如水体富营养化。但是，关于气候变化及富营养化如何共同影响水生生物群落及生物间营养关系的研究较匮乏，尤其缺少实验研究。鉴于此，中科院水生所研究人员选取浮游动物群落为研究对象，通过中宇宙模拟控制实验系统（https://mesocosm.org/mesocosm/wuhan-warming-mesocosm-facility-wwmf/）研究气候变暖和富营养化单独及联合作用，并对浮游动物中的小型牧食者轮虫和其捕食者剑水蚤群落动态及相互作用关系的影响开展研究。实验过程中监测了浮游动物群落在水体中的丰度以及从沉积物中复苏的变化过程。

研究发现，富营养化单独作用减弱了捕食者（剑水蚤）对小型牧食者（轮虫）的下行控制作用。相反地，气候变暖则会增强捕食者对小型牧食者的下行控制作用，导致浮游动物群落中小型牧食者丰度降低。然而，这两个环境因子联合作用会使富营养化加强气候变暖对浮游动物群落相互作用的影响效应，进一步增强捕食者对小型牧食者的下行控制作用。作用机制主要有两方面：一是气候变暖通过对浮游捕食者（剑水蚤）和浮游小型牧食者（轮虫）二者的休眠体复苏过程产生差异化影响，导致捕食关系提前；二是气候变暖和富营养化协同作用通过增加捕食者幼体阶段的优势，极大增加了其幼体发育成成体过程中的存活率，包括增加所需的食物丰度和缩短发育时间。该发现对于认识气候变暖与其他多重环境胁迫联合作用对水域生态系统结构和功能的影响具有重要意义。

该研究由中科院水生所、华中农业大学、南昌大学、日本北海道大学、瑞典隆德大学等单位合作完成，得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、淡水生态与生物技术国家重点实验室等项目的资助。

图1.中宇宙模拟控制实验系统

图2.富营养化（P）、气候变暖（W）、两因子联合作用（WP）对轮虫（图A）；剑水蚤（图B）；剑水蚤无节幼体（C）丰度和复苏速率的影响效应。