鱼粪化石特征对晚三叠世湖泊生态系统的启示——以鄂尔多斯盆地南部长7段为例

粪化石是一类重要的遗迹化石,其内含物常保存被捕食生物的残余及一些微生物、软组织甚至古DNA信息,对解读地质历史时期的湖泊生态信息有重要意义。鄂尔多斯盆地南部铜川地区三叠系延长组长7段下部页岩的鱼粪石,其为略扁平的纺锤形化石,尖而薄,表面有明显的螺旋纹。观察粪化石的内含物情况,发现其主要由未完全消化的动植物残体组成,包括鱼鳞、骨骼碎片,以及以含磷白云岩为生长基的大量矿物聚集体。鱼粪化石形成于开放型淡水湖泊中的半深湖—深湖区,大部分保存完好,属于典型的原地埋葬。该鱼粪的生物源为一种大型的、鱼肠内具有较多螺旋瓣的肉食性鱼类。晚三叠世湖泊中出现了复杂的多层营养系统,主要由生产者、消费者构成,食物链较为复杂。该研究成果表明经历二叠纪末生物大灭绝的晚三叠世多层级营养湖泊生态系统已经基本恢复。另外,微生物的参与及泥质含量较高的厌氧环境使得粪化石保存完好,可为恢复和重建晚三叠世卡尼期湖泊生态系统提供重要依据。

一类考虑空间异质环境的湖泊生态系统模型的全局稳定性

本文研究一类空间异质环境下具有扩散的湖泊生态系统模型.引入空间异质环境影响,模型中浮游动物的扩散及相互作用系数具有空间依赖性.本文首先证明了模型解的全局存在和唯一性以及共存平衡解的存在唯一性,通过构造Lyapunov泛函,建立了模型非齐次共存平衡解的全局渐近稳定性条件,并通过数值模拟验证了理论结果.本文推广了含有外来有机物的湖泊生态系统模型,进一步证明了空间异质环境下的扩散不会改变湖泊生态系统共存平衡解的稳定性.

基于文献计量的湖泊生态系统服务研究热点与趋势分析

湖泊是地球表层重要的淡水资源库,具有重要的经济、社会和生态效益。随着湖泊研究的发展不断深入,湖泊生态系统服务的研究受到越来越多的关注。为深入了解湖泊生态系统服务的研究现状,本文检索了Web of Science(WoS)核心合集数据库和中国知网(CNKI)数据库1995年1月1日至2023年7月7日在湖泊生态系统服务领域的文献,运用CiteSpace软件和VOSviewer软件对逐年发文量、国家机构与关键词进行可视化分析,探讨湖泊生态系统服务的研究热点与发展趋势。本文沿着湖泊生态系统服务“概念演变−价值评估−影响因素”这一研究主线,梳理得到湖泊生态系统服务研究热点:在概念演变方面,湖泊生态系统服务的定义已从单纯的物质产出拓展到包括非商品化服务在内的全面功能;在价值评估方面,大多采用直接和间接市场定价法,以及InVEST和ARIES等模型来量化其价值;在影响因素方面,气候变化、湖泊富营养化和不合理的土地利用给湖泊生态系统服务带来压力,导致湖泊生态系统服务能力减弱。针对湖泊生态系统服务的研究热点,提出未来3个方面的研究趋势:一是更加深入地解析湖泊生态系统服务的内涵和价值评估理论,二是建立更具有科学性、综合性和预警性的评价体系,三是深入识别和区分湖泊生态系统服务影响因素。

景观水体净化技术在湖泊生态修复中的应用

本文介绍了景观水体净化技术在湖泊生态修复中的应用。通过案例分析,总结了景观水体净化技术在改善水质、保护生物多样性和恢复栖息地方面的优势。景观水体净化技术可以有效降低水体中的富营养化物质浓度。适宜的水生植物和水生动物提供了丰富的食物和栖息地,增加湖泊的生物多样性。景观水体净化技术还可以修复湖泊的岸线和湿地,提供栖息地和繁殖场所。景观水体净化技术在湖泊生态修复中发挥着重要作用,为湖泊生态系统的健康恢复提供有效的手段。

气候变化对湖泊生态系统的影响研究——基于长期环境监测

气候变化是湖泊生态系统的重要影响因子,长期环境监测能够揭示气候变化与湖泊生态系统健康的关联性。以米易县晃桥水库为例,结合长期环境监测,运用卡尔森营养状态指数评估湖泊的营养状况,并分析气候变化对湖泊生态系统的影响。研究表明,气候变化会导致湖泊水温上升,进而影响湖泊中生物的生存环境及其多样性,并威胁湖泊水质和生态平衡。

湖泊生态系统中微生物驱动氮-铁耦合反应研究进展

由于人类活动的影响,许多湖泊面临着氮(N)素富集引起的富营养化问题,这影响了湖泊生态系统的氮平衡和生态功能。系统地阐述了湖泊生态系统中微生物利用硝态氮和广泛分布的铁所驱动的氮-铁耦合脱氮过程,重点梳理了微生物参与的反硝化、异化硝酸盐还原成铵和厌氧氨氧化与铁耦合过程研究的最新进展,并说明了Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)的氧化还原循环可以持续支持与含氮化合物的反应。深入理解微生物驱动的氮-铁耦合机理,有助于认识其对湖泊内源脱氮等方面的生态和环境问题的贡献。

湖泊生态系统碳汇特征及其潜在碳中和价值研究

为了应对气候挑战,达成碳达峰远景目标,需要正确评估自然资源碳中和价值。湖泊作为具有独特生态、人文价值的地理单元,因碳循环强度高、碳排放总量大,是传统意义上的碳源。通过梳理近期相关研究成果,对比不同类型湖泊碳汇/源状况,湖泊生态系统以一系列碳汇特征表现出潜在的碳中和价值。强烈的光合作用可以使水体CO_(2)欠饱和,但由呼吸-光合作用、碳酸盐岩溶蚀作用带来的水体碱度、CO_(2)分压pCO_(2)提高也有利于湖泊碳汇增益。CO_(2)在水体中大量溶解,积极参与到湖泊碳循环,将pCO_(2)高于40 Pa作为判断湖泊为碳源的依据可能忽视了水体碱度上升带来的碳汇。在湖泊沉积物中有机碳的累积受到生态系统光合-呼吸作用的影响,当异养微生物群落能及时分解沉入湖底的衰亡组织、有机质时,沉积物中有机碳不会大量累积,当呼吸对光合的相对滞后,有机碳才会大量累积。湖泊生态系统的生产力决定了固碳能力,是湖泊发挥碳汇效益的重要“碳库”。由水生植物固定下的CO_(2)总量不如浮游植物,但在过程中发挥了“压舱石”般的稳定作用。近年来的调查结果显示湖泊面临的碳排放压力正在扩大。森林砍伐、农田开垦、城镇发展等土地利用降低了陆上单元的固碳能力,外部碳源增加加剧了湖泊碳排放。面对气候变暖、水体富营养化,湖泊有机碳的矿化、生物分解正在加速,食物链固碳能力正在下降。为了发挥湖泊生态系统碳汇潜力,近期的实践成果显示未来有3个方面的内容需要坚持和改进。首先是重构水生植物,改善水体质量为湖泊碳汇效益“保驾护航”。修复湖泊生态,提高生物多样性,延长食物链中的碳流动,增强碳在湖泊中的系留效果。其次是重视沉积物碳累积。溯源分类将为我们提供碳平衡全面调查的替代方案,通过与陆地碳的累积情况对比突出湖泊生态系统的碳汇贡献。最后是以采集湖泊CH_(4)资源为目的的技术探索,将解决湖泊环境中低密度CH_(4)与能源供应高密度需求的主要矛盾,开辟湖泊碳中和新局面。

湖泊生态缓冲带识别与生态系统服务价值评估——以滇池为例

湖滨带及环湖区域是发挥湖泊生态功能的关键区域,湖泊生态缓冲带建设是生态系统服务功能提升和湖泊生态保育的重要手段。基于原地产污贡献、单位面积价值当量因子和GIS分析等方法,以滇池为例识别湖泊生态缓冲带并评估生态系统服务价值。结果表明:(1)滇池生态缓冲带识别划定出山体型缓冲带、农田型缓冲带、村落型缓冲带、城镇型缓冲带和湿地型缓冲带等5种类型,上边界和下边界长度为171.50km和127.55km,平均宽度为349.49m,总面积为38.12km^(2);其中湿地型占主,缓冲带宽度处于20—825m之间,面积为10.31km^(2)、占比27.05%;(2)2000—2020年环滇池区域生态系统服务价值整体呈下降趋势,价值总量由12.40亿元降低至7.78亿元;价值等级以低等级和中等级别为主,多期评估显示二者占比处于70.21%—77.66%之间;外海北岸和草海区域生态系统服务价值降低最为明显,反映出城镇建设等人类活动的影响;(3)环滇池区域湿地型、林地型和草地型三种情景模拟对生态系统服务价值分别提升58.87%、21.08%和17.48%,湿地型情景下水文调节、生物多样性等指标提升效果显著。研究结果直观显示了生态缓冲带的生态价值,为滇池生态缓冲带构建和生态修复提供参考。

湖泊生态服务生产函数构建研究--以博斯腾湖为例

湖泊生态系统服务(LES)在维持区域乃至全球生态安全格局中发挥重要作用,是目前生态系统服务研究的热点之一。由于湖泊面广量大、类型丰富、区域差异大及基础数据较为缺乏等原因,适用于LES定量评估且较为便捷、可行的模型方法较少。本文以博斯腾湖为例,基于生态系统最终服务与关键特征指标构建湖泊生态服务生产函数(LEPF),用于定量评估湖泊生态系统服务价值(LESV)并甄别关键特征指标的贡献度。结果表明:(1)博斯腾湖19902019年生态系统最终服务年均价值量为2226.84亿元,总体呈“上升下降上升”的变化趋势,气候调节、防洪蓄水为主导生态系统服务;(2)LEPF拟合结果较好地反映了5类关键特征指标对LESV的贡献度,从高到低依次为:湖泊水位>蒸发量>面积>水生植被面积>综合营养状态指数;(3)5类关键特征指标中水位的产出弹性较高,表明水位波动与生态系统最终服务价值变化密切相关。

基于CiteSpace的湖泊生态水位研究进展

在全球气候变化和人类活动干扰的双重影响下,湖泊生态系统面临严重威胁,保障湖泊生态系统稳定的生态水位研究近年来受到国内外学者广泛关注。文章围绕湖泊生态水位计算方法进行综述,以湖泊生态水位概念为出发点,采用CiteSpace文献计量工具分析该领域研究重点,并总结各方法的提出背景及计算内涵。通过对湖泊生态水位研究的分析可知,我国学者多数的研究存在仅考虑湖泊水量需求而忽视水文连通性的问题,且提出的计算方法多为经验和半经验法。因此,未来应加强考虑研究区域内部空间异质性和水文连通性的湖泊生态水位研究,并在推广3S等新技术应用的基础上进一步探索多学科融合的定量计算方法。

武汉城市湖泊生态功能价值演变研究——以汉阳湖群为例

湖泊作为武汉市重要的自然资源和生态资源,对城市可持续发展具有重要意义。定量评估城市湖泊生态功能价值演变,能够为维护生态系统稳定和湖泊资源可持续利用提供支撑。本研究基于土地利用数据、气象数据以及实地调查数据对武汉市中心城区的汉阳湖群进行了生态功能价值评估。研究表明:(1)汉阳湖群的生态功能价值由高到低依次为:水文调节>水资源供给>生物多样性维持>水源涵养>科研教育>休闲娱乐>净化环境>气候调节,调节功能价值平均占比高达85.15%,对汉阳湖群生态价值的贡献最大,表明城市湖泊对维持城市生态系统平衡发挥着不可替代的调节作用;(2)汉阳湖群的生态功能价值量总体呈下降趋势,由2000年的99824.65万元下降为2020年的75468.06万元,下降率为24.40%,湖泊生态系统功能仍面临严重威胁;(3)湖泊沉积物是湖泊固碳功能的主要贡献者,湖泊固碳价值仍有较大的发掘空间。

气候变化下养分波动对湖泊生态网络的扰动影响研究

气候变化与区域环境相互影响,将破坏复杂的生态关系网络,威胁生物多样性。虽然生态关系网络变化对生态系统影响显著,但生态网络对气候变化(尤其是气候变暖与养分供应波动)的响应机制尚不明确。对瑞士10座湖泊每月的浮游生物群落数据进行了无方程建模模拟,结果表明:浮游生物群落相互间的联系数量和联系强度有所波动,并与水温及磷呈非线性关系。尽管湖泊对环境的响应具有特异性,但气候变暖通常仍会削弱生态网络关系的相互影响,尤其在高磷酸盐水平下。

湖泊生态需水研究进展

湖泊生态需水对于维持湖泊生态系统健康至关重要,针对国内外湖泊生态需水相关研究状况,本文在论述湖泊生态需水内涵及其组成的前提下,总结归纳了湖泊生态需水国内外总体研究进展和主要计算方法,提出了当前湖泊生态需水研究中需要面对的主要问题,最后提出了湖泊生态需水未来急需研究的热点问题和发展趋势。

浅水湖泊生态系统恢复的理论与实践思考

随着我国湖泊生态环境越来越严峻,湖泊生态恢复也逐渐被人们所重视.实际上,湖泊生态恢复应该是一项系统工程,是通过一定程度地减缓或改善环境压力,结合某种或多种水生生物的种养措施,逐步使得生态系统向良性的或者是被改变前的状态发展.目前,湖泊生态恢复不是被单纯地理解为种草、养鱼等,就是被解释为生物群落的人为搭配或镶嵌.由于这种认识上的偏差,导致湖泊治理中有关生态修复的实践长期以来鲜有成功的实例.最后,以太湖为例,给出了湖泊局部水体生态修复达致净化水质的技术思路--通过改善环境来恢复水生植物,通过水生植物恢复来引导生态系统向草型湖泊转变,通过水生系统恢复达到改善水质的目的.这种思路能否成功用于指导湖泊水生植物与生态系统恢复,还有待于进一步实践的检验.

常熟市湖泊生态健康评价探讨

通过对湖泊生态健康环境进行评价,可以为湖泊生态环境的保护提供数据支持。在湖泊生态健康评价工作中,《生态河湖状况评价规范》(DB32/T 3674-2019)是重要指导文件,本文基于该文件从水安全、水生物、水生境、水空间等四个方面,以陈塘湖为例,对湖泊生态健康评价进行了探讨。

湖泊生态系统服务功能评估初探——以湖北保安湖为例

随着生物资源价值估算方法的日益成熟 ,生态系统的服务评估成为生态系统研究的热点 .鉴于国内对于湖泊生态系统的服务评价的研究较少 ,本文运用生态系统学与生态经济学方法研究了湖北保安湖生态系统的部分生态服务 .计算得到 1992年保安湖水生态系统有机质生产价值为 15 14 .93万元 ,固定CO2 的价值为 4 772 .99万元 ,释放O2 的价值为 36 2 6 .5 3万元 ,主要初级生产者储存N、P的价值为 4 4 .4 8万元 ,而年吸收量的价值为 15 0 7.99万元 ,调蓄和供水的价值为 10 92 8.93万元 ,消除排入湖水SO2 价值为5 1.5 0万元 ,合计 2 .2 4× 10 8元 .据不完全估计 ,可以认为 ,生态系统具有巨大的生态经济效益。

湖泊生态系统健康定量评价方法

提出了湖泊生态系统健康定量评价的一种新方法生态系统健康指数法。该方法首先设计了一个0～100的生态系统健康指数作为定量尺度,然后通过评价指标选择、各指标生态系统健康分指数计算、各指标权重计算、生态系统健康综合指数计算等基本步骤,评价湖泊生态系统健康状态。以实用实例对意大利西西里湖泊群及单个湖泊进行了生态系统健康评价。结果表明,该方法原理简单,计算简便,结果可靠、直观,既可用于同一湖泊又可用于不同湖泊生态系统健康状态的定量评价与比较,是一种值得推广的定量评价方法。

湖泊生态安全及其评估方法框架

针对目前我国湖泊存在的主要生态安全问题,同时考虑流域人类活动对湖泊的影响,阐述了对湖泊生态系统及湖泊生态安全的深层认识和理解,并在此基础上建立了"4+1"湖泊生态安全评估方法框架.该方法框架包括湖泊水生态系统健康评估、流域社会经济活动对湖泊生态影响评估、湖泊生态服务功能评估和湖泊生态灾变评估,以及在这4项评估的基础上建立的湖泊生态安全综合评估."4+1"湖泊生态安全评估方法框架既可作为对湖泊生态安全进行整体综合评估的方法,又反映了湖泊水生态健康、流域人类活动对湖泊的影响、湖泊生态服务功能以及湖泊生态灾变4个过程对湖泊生态安全的影响关系,识别影响湖泊生态安全的限制性因子.湖泊生态安全评估启示我国湖泊管理应由水质管理向流域生态系统管理转变,其实质是解决好"人湖"关系,实现"人湖"和谐发展.

湖泊生态系统服务功能价值评估——以太湖为例

本研究以太湖为研究对象,基于2007年完成的太湖湖泊生态系统的科学调查数据,综合运用生态学及经济学方法,对太湖生态系统的四大类功能(供给功能、调节功能、支持功能和文化功能)和十一个亚类的服务价值(供水功能,提供水产品,航运功能,水力发电,大气调节,输沙功能,水质调节,调蓄洪水,蓄水功能,土壤保持,旅游功能)进行综合评估。结果表明,2007年太湖湖泊生态系统服务功能总价值为1 500.372 3亿元,其中:供给功能价值973.719 3亿元,调节功能价值140.861 4亿元,支持功能价值30.761 6亿元,文化功能价值363.03亿元。在具体服务子功能类型分类中,比例明显大于其他类型的依次是航运(35.89%)、供水(27.71%)以及旅游(24.07%)。由此表明,太湖湖泊生态系统在航运功能、供水功能及旅游功能等方面发挥着重要作用,它们是太湖的核心服务功能。本研究可为太湖水污染事件的经济损失评估、生态恢复、水资源保护与管理提供数据基础。

湖泊生态系统稳态转换理论与驱动因子研究进展

湖泊生态系统会在长期的人为胁迫和短期的强扰动下发生稳态转换,稳态转换前后湖泊生态系统的结构和关键过程会发生明显的变化,探求浅水湖泊稳态转换驱动因子是科学合理确定湖泊管理策略的关键所在。对湖泊生态系统稳态转换的理论内涵、驱动机制进行了总结和探讨。湖泊生态系统稳态转换的概念主要含有发生的突然性和难以预知性、系统的结构与功能发生明显变化以及存在多稳态现象等内涵;具有非线性、多阈值、多稳态,以及修复过程中的迟滞效应等特征。湖泊生态系统稳态转换的驱动因子可分为外部驱动和内部驱动两种类型。外部驱动包括外源性氮磷负荷、气候变化、风浪、湖泊水位等因子;外源性氮磷负荷和气候变化的影响具有长期性和累积性,通过逐步削弱湖泊生态系统恢复力进而引发稳态转换;风浪、湖泊水位等为突发性因子,往往表现为稳态转换的直接诱因。内部驱动包括鱼类、水生植物等因子;鱼类主要通过对水生植物、湖泊底质、浮游动物等生态组分的影响引发湖泊生态系统稳态转换;水生植物对湖泊清水稳态可能不仅存在正反馈作用,也会在一定条件下存在负反馈作用。今后应加强沉水植物生长消亡的主要环境与生物要素综合作用机理、湖泊稳态类型与主控因素等方面的研究。