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作者：魏国英兰州大学

学位级别：硕士

在全球变化的背景下,全球范围内的湖泊生态系统均出现了不同程度的退化,其中干旱区湖泊面临的生态问题更为严峻。干旱区湖泊作为区域水资源循环的主要环节,其变迁敏感的记录着气候波动和人类活动变化。过去2000年人类轻度利用自然时期,... 详细信息

在全球变化的背景下,全球范围内的湖泊生态系统均出现了不同程度的退化,其中干旱区湖泊面临的生态问题更为严峻。干旱区湖泊作为区域水资源循环的主要环节,其变迁敏感的记录着气候波动和人类活动变化。过去2000年人类轻度利用自然时期,干旱区湖泊水生生态系统状态稳定,而近200年来受气候变暖和人类活动的强烈影响,其水生生态系统稳定状态被打破。其中干旱区绿洲湖泊水生生态系统各要素波动幅度及频率呈增加趋势,出现了诸如水位下降、水体咸化、富营养化及生物多样性降低等生态问题。而对于干旱区高山湖泊,目前已经开展了众多古生态方面的研究,揭示了包括北极、高山等偏远地区湖泊在内的湖泊水生生态在过去200年发生了巨大转变。因高山湖泊不受人类活动的直接干扰,驱动其生态系统转变的原因有二:其一气候变暖;其二人类活动引起的大气污染,如氮沉降、酸沉降等过程。然而目前鲜少有基于古湖沼学在长时间尺度上探讨湖泊水生生态系统状态演变及其对气候变化和人类活动的响应的较为系统的研究,亦缺少揭示受人类活动影响程度不同的湖泊水生生态系统状态转变机制异同的研究。本研究选择位于我国西北干旱区的高山湖泊—阿尔泰山双湖及绿洲湖泊—天山南麓博斯腾湖作为研究对象,探讨以上两个湖泊长期生态演变历史及其对气候和人类活动的响应。对双湖钻孔沉积物进行精准定年后,选用生态代用指标硅藻,以及磁化率、粒度、TOC和TN等环境代用指标,分别重建了过去两千年以来双湖湖泊水生生态和环境变化过程,并探讨了其生态变化的可能驱动机制;在博斯腾湖,通过集成前人研究结果,提取了包括指标数据(古湖沼和树轮)、器测数据和社会经济数据等相关资料,并以此为基础同时构建了博斯腾湖水生生态系统演变序列、气候变化序列及博斯腾湖区人类活动变化序列,利用上述序列开展综合对比,探寻博斯腾湖古生态变化可能的驱动机制。得到如下主要结论:***12B钻孔138个样品共鉴定出21个属,94个种。双湖主要硅藻属种包括Fragilaria、Achnanthes和Navicula,且主要硅藻种类体型都较小。将双湖主要硅藻属种按其生活形式分为浮游种、兼性浮游种及底栖种,优势属种为兼性浮游种和底栖种,占硅藻组合的80-99%,主要包括Fragilaria construns、F pin nata、Achananthes minutissima和Navicula atomus。2.过去两千年来双湖水生生态系统变化:1)硅藻组合中底栖种硅藻丰度虽低但其种类繁多,且多为个体较小的种,说明湖泊水体透光度差,长期处于贫营养状态;优势属种从始至终都是Fragilar ia属,该属在碱性、贫营养的高山湖泊中极具优势,可在湖面长期冰封,透光度差的条件下正常生长繁殖。另外,硅藻中并无新种出现。综上,双湖过去2000年硅藻组合变化稳定,优势属种为耐寒的Fragilaria,浮游种硅藻相对丰度极低。因此认为双湖水生生态环境长期处于稳定状态,结构和功能未发生变化。另外,根据沉积物磁化率、粒度和TOC等指标记录的信息,发现双湖湖区过去2000年来气候变化稳定,干湿波动小。2)过去200年,双湖沉积物磁化率出现突增,与此同时硅藻组合中富营养种Navicula atomus相对丰度达全钻最高。综合分析湖泊流域过程及大气氮沉降概况后,认为其主要原因是大气氮沉降影响增强,使得进入湖泊的磁性颗粒和营养物质,尤其是N,随之增多。3.基于博斯腾湖岩芯多种微体古生物指标(摇蚊、硅藻、介形虫等)记录,结合其他气候代用资料和现代观测数据,构建了近千年来博斯腾湖生态系统状态和区域气候变化序列,认为在千年和百年尺度上,气候因素是控制湖泊生态变化的主要因素;但在1950年之后生态系统各要素的变化频率和振幅均处于过去200年甚至1000年来自然气候变化为主导时从未出现的状态,而导致其出现异常波动的主要原因是叠加于气候变化之上的人类活动。4.对于绿洲湖泊,在千年尺度上驱动其生态系统转变的主控因素是气候,而近200年人类活动取代气候成为改变湖泊生态系统的主导因素,且人类活动通过直接参与其物质及能量循环,进而改变其生态系统;对于高山湖泊,千年来其水生生态系统变化的主导因素为气候变化,但是近百年来人类通过改变大气沉降等自然过程对其生态系统的间接影响程度逐渐增强。

关键词：干旱区湖泊绿洲湖泊硅藻古生态大气沉降

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营养盐与盐双重胁迫下水体中浮游细菌的响应

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环境科学研究 2015年第12期28卷 1843-1851页

作者：张磊高光李锐许秋瑾蔡华珍滁州学院生物与食品工程学院安徽滁州239000 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室江苏南京210008 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012

为阐释干旱地区内陆湖泊微生物群落对营养盐和盐双重胁迫的响应机制,针对干旱、半干旱地区许多湖泊水体受咸化与富营养化双重影响的特点,通过454高通量测序16S rRNA基因和多元统计分析,研究水体营养盐和盐的添加对细菌群落结构、多样性... 详细信息

为阐释干旱地区内陆湖泊微生物群落对营养盐和盐双重胁迫的响应机制,针对干旱、半干旱地区许多湖泊水体受咸化与富营养化双重影响的特点,通过454高通量测序16S rRNA基因和多元统计分析,研究水体营养盐和盐的添加对细菌群落结构、多样性变化的影响.结果表明,盐与营养盐的输入引起了水体中细菌群落组成和多样性的显著变化,具体表现为：①随着盐度（以w计）的升高,α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）的相对丰度显著增加,从对照处理的16.0%±4.6%增至SO（贫营养-盐水）处理的39.8%±18.1%;但会受到水体营养水平的制约.②富营养水平下,微咸条件（盐度为1.5‰）有利于细菌类群丰富度的增加,BE-30（微咸-富营养处理培养30 d样品）的Shannon-Wiener多样性指数（4.62）显著高于FE-30（淡水-富营养处理培养30 d样品,2.08）和SE-30（高盐-富营养处理培养30 d样品,1.69）;③高盐（盐度为3.0‰）条件下,随着水体中营养盐含量的增加,喜营养的嗜盐细菌类群大量繁殖（SE-30中无法分类的Comamonadaceae科的相对丰度达到69.3%）,因而降低了水体中细菌群落的多样性.研究显示,α-变形菌纲和无法分类的Comamonadaceae科对盐与营养盐的变化较为敏感,可作为干旱区湖泊咸化和富营养化过程的参考类群.

关键词：细菌群落高通量测序营养盐盐干旱区湖泊

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基于长时间序列(1975-2020年)生态耗水的岱海动态生态需水分析

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湖泊科学 2022年第1期34卷 207-218,I0009页

作者：马佳丽刘东伟王杰程英楠刘华民王立新内蒙古大学生态与环境学院呼和浩特010021 内蒙古自治区河流与湖泊生态重点实验室呼和浩特010021 蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室呼和浩特010021

生态需水是湖泊生态系统的重要指标,维持着湖泊生态系统的良性循环.以内蒙古中部半干旱湖泊岱海为研究对象,对湖泊动态生态需水进行分析.本研究在遥感和气象数据的基础上,获得1975-2020年长时间序列高精度水文要素数据,分析岱海水文要... 详细信息

生态需水是湖泊生态系统的重要指标,维持着湖泊生态系统的良性循环.以内蒙古中部半干旱湖泊岱海为研究对象,对湖泊动态生态需水进行分析.本研究在遥感和气象数据的基础上,获得1975-2020年长时间序列高精度水文要素数据,分析岱海水文要素时空演变规律;通过天然生态水深分析法、水深经验频率分析法和湖泊形态分析法分析岱海的水深随面积变化的关键水深;构建基于生态耗水规律的湖泊生态需水模型,计算自然状态下岱海生态需水动态变化范围.研究结果如下:岱海地区6-9月为丰水期,10月至次年5月为枯水期;45 a以来岱海水面面积呈显著下降趋势,近年来下降速率减缓;枯水期岱海适宜生态水深为8.72~9.92 m,丰水期为9.40~10.69 m,适宜生态需水量为5.62亿~7.71亿m^(3),适宜湖面面积为70.92~84.77 km^(2).本文构建了长时间序列气候水文数据库,确定岱海动态生态需水范围可以实现对湖泊生态健康的实时监测,为相关规划与管理提供科学依据及可操作性指导,从而为岱海湖泊治理提供理论参考.

关键词：生态需水遥感干旱区湖泊经验频率分析修正全年偏差指数湖泊形态分析岱海

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