工、農業發展等人為活動增加了淡水生態系統中的氮、磷等營養元素的輸入,導致水生生態系統中食物網的營養互作和能量流動發生改變,從而影響生態系統的健康。然而,高海拔河流食物網結構和功能對營養負荷增加的響應仍然知之甚少。
中國科學院武漢植物園系統生態學科組博士生張健在張全發研究員和譚香副研究員的指導下,以青藏高原拉薩河流域為研究對象,基于河流基礎食源、大型底棲無脊椎動物攝食功能群和魚類的碳(δ13C)、氮(δ15N)穩定同位素比率,使用貝葉斯混合模型計算了基礎食源對食物網的食源貢獻率,并運用多元統計方法分析了食物網結構指標,包括營養長度(trophic length)、營養多樣性(trophic diversity)和營養冗余(trophic redundancy)對環境因子的響應。結果表明,青藏高原河流大型底棲無脊椎動物中初級消費者主要依賴外源性碳,與營養負荷相關的人為干擾增加了附石生物的δ15N值及基礎食源和魚類的同位素空間(isotopic space),但降低了食物網的營養長度和營養冗余。水體總氮濃度是影響河流食物網中營養多樣性和營養冗余的關鍵環境變量。該研究提高了我們對營養負荷影響高海拔河流食物網結構的認識,為青藏高原河流的可持續管理和生物多樣性保護提供了理論基礎。
研究成果以“Nitrogen loadings affect trophic structure in stream food webs on the Tibetan Plateau, China”為題發表于國際主流生態環境類學術期刊Science of the Total Environment。研究受到了國家自然科學基金(31720103905, 32030069)的資助。
圖1 氮負荷對河流食物網的影響研究
圖2 河流食物網結構指標的環境驅動因子