當前，全球內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)效應提供了新見解。相關成果近日發(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，破壞基礎設施，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設施相互作用，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、農業(yè)生產、基礎設施、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全球的溫度和降水模式，從而加劇內陸水體鹽堿化程度，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家的警覺，但國際上關于內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建機制和網絡穩(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‰。
“結果表明，鹽度的小幅度增加導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;鹽度主要通過調控確定性—隨機性過程的平衡來驅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絡的魯棒性較高，而在中/高鹽度條件下衛(wèi)星浮游生物網絡的魯棒性更高。”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，并改變群落構建機制和網絡穩(wěn)定性。
鑒于鹽度的小幅度上升未來在內陸水體發(fā)生頻率更高，在評估、模擬和預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，應充分考慮浮游生物群落對鹽度變化的響應。
統(tǒng)籌協(xié)調應對新挑戰(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，其微小變化將導致水生態(tài)系統(tǒng)結構和功能產生巨大的未知變化。”楊軍強調說，“但是，不同水體鹽度閾值在不同地質背景、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、緩解內陸水體鹽堿化問題提供有效的科學指導和應對策略。
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