多重环境压力对浅水湖泊底栖动物群落的影响
作者单位：大连海洋大学
学位级别：硕士
导师姓名：徐军
授予年度：2024年
主 题：多重环境压力 气候变化 富营养化 农药污染 底栖动物 物种多样性 功能多样性
摘 要：多重环境压力因素,包括气候变化、富营养化和农药污染,是导致湖泊底栖动物丰度生物量及多样性下降的重要驱动因素。底栖动物在水生生态系统中发挥着至关重要的作用,如影响能量动态、营养循环和沉积物降解等关键生态过程。富营养化通常会增加底栖动物的丰度同时降低物种多样性;气候变化,例如升温和热浪,也会影响底栖动物群落结构,不同物种对温度变化的适应性程度各异;此外,吡虫啉等农药对底栖动物的生存和生长有负面影响。然而,多重环境压力的交互作用如何改变底栖动物群落结构和多样性特征还知之甚少。基于以上背景,本研究通过48个中宇宙系统开展模拟控制实验,实验设置营养负荷(E)、升温(W)和吡虫啉(P)三个因子,以探究多重环境压力下底栖动物群落结构和多维度多样性变化特征。本论文的主要研究结果如下:1.丰度和生物量的季节变化:在实验期间,底栖动物丰度和生物量呈现出显著的季节变化趋势。从4月到5月,所有处理组的底栖动物丰度普遍下降,而在5月到8月期间,底栖动物丰度整体趋于稳定。值得注意的是,从8月到11月,W、WE、WP处理组的底栖动物丰度出现了显著上升,而EP处理组则呈现先下降后上升的趋势,而WEP处理组则是先上升后下降。底栖动物的生物量在实验期间也呈现显著季节波动。从4月到8月,生物量呈现出缓慢上升的趋势,而在8月到11月期间发生了明显的波动。具体来说,C、WEP处理组的生物量呈现显著上升趋势,而其他处理组则先上升后下降。实验结束时,升温、营养负荷、杀虫剂及其交互作用对底栖动物丰度和生物量产生了不同程度的影响。其中,升温和营养负荷处理组的底栖动物丰度和生物量较高,而营养负荷和杀虫剂处理组的底栖动物丰度和生物量较低。这表明了其对丰度和生物量的综合影响程度不同。2.不同物种对多重压力的响应差异:底栖动物丰度对不同处理的响应不同。其中,EPT群体(蜉蝣目、襀翅目和毛翅目)是对环境干扰极为敏感的指标群体,对淡水生态系统健康状况具有重要指示作用。在实验中,已鉴定出五种EPT物种,其中径石蛾属(Ecnomus sp.)受到了吡虫啉的显著负面影响,另外在系统中占优势地位的揺蚊属(Chironomus sp.)和椭圆萝卜螺(Radix swinhoei)在生态系统中的丰度受到升温和吡虫啉的积极影响,不同底栖动物物种对环境变化的响应存在显著差异。3.物种多样性的变化:升温虽然显著增加了底栖动物在α水平上的丰富度和Shannon指数,但在β水平上却显著降低。营养负荷导致丰富度在α水平上增加,在β水平上降低,另外,营养负荷同时导致Shannon指数和Simpson指数在α和β水平上显著降低。吡虫啉添加使物种丰富度在α水平上显著增加,在β水平上下降,且吡虫啉添加同时导致Shannon指数和Simpson指数在α和β水平上的显著增加。在不同处理组合中,在α水平上除EP组的Shannon指数和Simpson指数以及WE的Simpson指数为显著降低外,其余均显著增加;在β水平上所有处理组合均导致所有指数显著降低。这表明不同环境处理对物种多样性的影响存在复杂且多样的特征。4.功能多样性的变化:底栖动物群落的功能丰富度指数(FRic)在α水平上表现出不5.同程度的波动。其中,功能丰富度指数在各处理组中波动较大,EP和WE处理组在7月达到最高值,而E处理组则相对稳定。除了C、E和P处理组外,其他处理组在8月都出现了显著下降。升温对底栖动物群落的功能丰富度无显著影响,但富营养化对功能多样性产生显著负面影响,而吡虫啉的影响则不显著。然而,升温与富营养化之间的交互作用对功能丰富度有显著正向影响,富营养化与吡虫啉之间的交互作用也呈现出显著正向影响。这表明升温与富营养化的交互作用在功能多样性变化中起着重要作用。
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