水生所等在南水北调东线水生生物大尺度格局研究中取得系列新进展

　　

　　南水北调工程作为世界上规模最大的跨流域调水工程，在缓解我国北方因干旱缺水而受制约的社会经济发展和生态安全等重大国计民生问题上发挥着积极的作用。由于南水北调东线工程调水量巨大，调水工程沿线水体交换频繁，同时受到流域内多重人类活动如航运、城镇化、工业、农业、采矿业等干扰影响较大，加上全球气候变化，调水沿线水体及受水地区的水生态系统健康与水质安全一直备受关注。 

　　然而，系统开展关于南水北调东线水生态系统健康与大尺度生态格局的研究还非常匮乏。自2016年以来，依托淮安研究中心及南水北调东线相关湖泊（洪泽湖、南四湖等）野外生态环境与渔业资源监测站等研究平台，中国科学院水生生物研究所陈宇顺研究员团队联合相关团队对南水北调东线水体的生态本底资料开展了多年连续监测和积累，在前期相关研究(郭传波等, Science of the Total Environment, 2020a,b; 屈霄等，Water Research，2020)的基础上，近期取得了一系列新的研究进展。 

　　（1）研究了过去30年（1980年代至2010年代）南水北调东线湖泊中鱼类 和 多样性在分类、功能和系统发育维度的变化趋势，并量化了不同环境驱动因素（如土地利用、水文、气候和渔业）的贡献(刘晗等, Ecological Indicators, 2023)。 研究发现，几乎所有维度的鱼类 和 多样性指数在过去30年都下降了。对于 多样性，分类和功能丰富度下降了13%至15%。喜流水性鱼类和鱼食性鱼类分别减少了50%和36%。对于 多样性，总体功能 多样性（-31%）的下降幅度大于分类（-17%）和系统发育多样性（-19%）。 多样性多个方面的下降表明，在过去30年，这些湖泊中的鱼类群落逐渐趋于同质化。土地利用（城镇和水产养殖池塘土地利用面积增加）、水文（水位升高）、气候（气温升高）和渔业（湖泊渔业捕捞量增加）因素都对多个维度的鱼类 和 多样性下降有很大贡献（图1）。 

图1 南水北调东线土地利用与其他人类活动驱动下长时间尺度鱼类多样性的变化(刘晗等, Ecological Indicators, 2023)

　　（2）研究了南水北调东线湖泊底栖动物的空间大尺度格局及驱动机制（屈霄等，Journal of Environmental Management，2023）。研究结果显示，南水北调东线湖泊底栖动物的密度、生物量和物种丰富度从调水源头湖泊向下游受水湖泊呈升高的趋势，调水期高于非调水期，其空间格局主要受到水文和水质的驱动。然而，通过与历史文献资料的对比分析，发现长江河口性物种沙蚕类Namalycastis abiuma、Nephtys sp.和拟背尾水虱Paranthura japonica等甲壳类均在调水沿线水体有所发现，部分物种在调水湖泊中已发展为优势物种（图2）。 

图2南水北调东线调蓄湖泊群底栖动物的分布格局与扩散过程

　　（3）研究了南水北调东线五个调蓄湖泊近30年（1988年-2018年）的水生植物群落分布格局，探究了水生植物群落如何响应气候变化、调水和人类活动的干扰（夏文彤等，Journal of Environmental Management, 2022）。研究结果显示, 2017-2018年春季，沉水植物菹草Potamogeton crispus在五个调水湖泊呈爆发态势，骆马湖和南四湖的部分湖区发现了非本地物种水盾草Cabomba caroliniana。通过分析长期数据，发现气温和水位与水生植物覆盖度呈正相关关系，与人类活动因子呈负相关关系（图3）。 

图3 南水北调东线调蓄湖泊群水生植物长期演变的驱动因子

　　以上系列研究论文水生所刘晗博士、屈霄博士和夏文彤博士分别为第一作者，陈宇顺研究员为通讯作者，水生所内其他研究团队和国内外合同团队等参与了该项工作。该系列研究得到了中国科学院前沿科学重点研究计划项目、中国科学院特色研究所项目、国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目等资助。 

　　文章链接： 

　　刘晗等, Ecological Indicators, 2023 

　　https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.110390 

　　屈霄等，Journal of Environmental Management, 2023 

　　https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.117111 

　　夏文彤等，Journal of Environmental Management, 2022 

　　https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115726