人类世新热带水域生态系统的新兴问题：深入剖析与重要启示

《Hydrobiologia》：Preface: Emergent issues of Neotropical aquatic ecosystems in the Anthropocene

在人类世，新热带地区水生生态系统受多种人类活动影响面临诸多挑战。研究人员围绕 “新热带水生生态系统在人类世的新兴问题” 开展研究，涉及水质、生物多样性等多方面。结果发现多种问题并提出应对策略，为生态系统管理和保护提供重要依据。

　　在人类历史的长河中，我们正身处一个特殊的时代 —— 人类世（Anthropocene）。在这个时代，人类活动对地球生态系统产生了前所未有的影响，尤其是对水生生态系统。新热带地区拥有极为丰富的生物和地貌多样性，其水生生态系统类型繁多，从小小的凤梨科植物水槽，到广阔的河流、海洋，再到人工修建的水库，每一处水域都蕴含着独特的生态奥秘。

然而，如今这些生态系统却面临着严峻的挑战。在全球气候变化的大背景下，新热带地区的水生生态系统受到了多方面的冲击。比如，降雨模式的改变、气温的上升，让水域的生态平衡变得愈发脆弱；人类活动产生的污染，像工业废水和生活污水的排放，直接影响了水质，威胁着水中生物的生存；土地利用方式的变化，例如大规模的农业开发和城市化进程，破坏了水域的自然环境，干扰了生态系统的正常功能。这些问题不仅影响了水生生态系统的结构和功能，还对生物多样性构成了严重威胁，若不加以解决，将会引发一系列的生态危机。

为了深入了解这些问题，来自巴西米纳斯吉拉斯联邦大学（Universidade Federal de Juiz de Fora）的研究人员展开了一系列的研究。他们的研究成果发表在《Hydrobiologia》杂志上，这些研究对于保护新热带地区的水生生态系统具有重要意义。

研究人员采用了多种技术方法来开展研究。在一些研究中，运用了生物指标监测和实时监测技术，通过对特定生物的生存状态和水质指标的实时监测，来评估水体的健康状况；还有研究构建了物种分布模型，以此预测入侵物种的潜在扩散范围；另外，通过空间 - 时间替代方法，研究人员探讨了气候变化对生态系统碳循环的影响。

下面来详细了解各项研究的结果：

• 桉树单一栽培对大型无脊椎动物群落的影响：Guimar?es 等人对巴西东南部帕拉伊巴 - 杜尔河流域（Paraiba do Sul River basin）的源头溪流进行研究。他们发现，在桉树单一栽培区域的泉水，寡毛纲动物群落（oligochaete assemblages）的丰度、丰富度和功能分散度更高。这表明寡毛纲动物可作为与土地利用相关的水生过程的指示物种，为在淡水生态系统附近规划桉树种植园的管理实践提供了重要参考。
• 新热带溪流生物多样性组织的生态视角：Valente - Neto 等人对新热带溪流生物多样性组织的生态视角进行系统回顾。研究发现，大多数关于新热带生态系统的研究集中在人为对水生生物多样性的影响（区域方法），而采用水平和垂直方法的研究较少，且新热带溪流的研究数量远少于其他地区。这强调了在当前全球气候危机背景下，急需扩大对新热带溪流生态研究的范围。
• 城市新热带溪流的水质评估：Campos - Júnior 等人以城市新热带溪流为研究对象，利用生物指标、实时监测、细胞遗传毒性（citogenotoxicity）和生态毒理学测试（ecotoxicological tests）评估水质。研究发现，在有住宅和工业废水排放的区域，污染影响显著，溶解氧和总固体受到严重影响，微甲壳动物巴西长腹水蚤（Dendrocephalus brasiliensis）的活动能力下降，且细胞遗传学测试（使用洋葱 Allium cepa）显示出遗传畸变。研究还强调实时监测是预测水质突然变化的重要工具。
• 入侵微甲壳动物的潜在扩散：Custodio 等人构建物种分布模型，研究原产于非洲和亚洲的入侵微甲壳动物奥氏中剑水蚤（Mesocyclops ogunnus）在巴西淡水的潜在扩散情况。结果发现，该物种有很大潜力在巴西和南美洲的三个主要大河流域（巴拉那河流域、亚马逊河流域和圣弗朗西斯科河流域）传播，这为制定减轻其扩散的管理策略提供了基础。
• 半干旱地区水库富营养化的治理：在巴西半干旱地区，富营养化导致潜在有毒蓝藻占主导，影响水质。Monicelli 等人的实验表明，将聚合氯化铝（PAC）与其他天然压载物（如粘质土、米色石灰石和白色石灰石）结合使用，可去除 70 - 80% 的藻类生物量，对小型且更具弹性的浮游植物（MBFG - IV）、形成菌落的浮游植物（MBFG - VII）和固氮形态功能群（MBFG - VIII）特别有效。这证明了 “絮凝和沉降”（Floc and Sink）技术在减轻半干旱地区水库富营养化方面的潜力。
• 降雨减少对碳循环的影响：Menezes 等人利用空间 - 时间替代方法评估降雨减少对半干旱地区水库碳循环的影响。研究发现，降雨减少会加剧富营养化和微生物呼吸，导致这些水库二氧化碳排放净减少。这一结果对于更新区域和全球碳预算至关重要，尤其是在面临降雨减少的干旱和半干旱地区。
• 淡水双壳类面临的威胁及保护建议：Clavijo 等人以拉普拉塔盆地（LPB）的双壳类为模型，回顾了人类世对淡水生态系统的六大主要全球变化威胁（气候变化、流量调节、污染、土地利用变化、入侵物种和过度开发）。研究发现环境压力在盆地内分布不均，上巴拉那地区受影响最大，多种因素相互作用加剧了负面影响。研究还提出了未来研究方向和保护淡水双壳类的建议，包括明确的压载水和货物流动政策、基于生物多样性的水库流量管理规定、建立新的保护区、拉普拉塔盆地国家的联合流域管理计划以及支持双壳类生物学研究的资源。
• 小型水电大坝对底栖大型无脊椎动物群落的影响：Amaral 等人评估了巴西热带稀树草原河流上小型径流式水电大坝对底栖大型无脊椎动物群落功能结构的上下游影响。研究发现，大坝虽未影响大型无脊椎动物群落的组成，但某些特征（如繁殖周期、体型和身体柔韧性）在大坝上下游受到了局部选择。这表明分析功能特征有助于小型水电系统的生物监测评估，增进了对其在热带稀树草原河流环境影响的理解。
• 浮动光伏对水生生态系统的影响：Oliveira 等人对文献进行系统回顾，评估浮动光伏对水生生态系统的影响。研究发现，水中叶绿素浓度降低和初级生产者减少是主要影响，同时还观察到鱼类、甲壳类、鸟类、原生动物等其他生物群体在形态、身体组成和群落参数等方面的变化。研究强调了在该领域进一步研究其他生物以及物理和化学参数的重要性。
• 石油泄漏对海草生态系统的影响：Lima 等人对石油泄漏对海草生态系统的影响进行系统回顾。研究发现，海草生态系统虽会受到石油泄漏的影响，但也可作为水中石油释放的多环芳烃生物修复的一种选择。研究还提出了评估和减轻海草草甸石油泄漏影响的指南，有助于管理人类世对水生生态系统这一重要且频繁的影响。
• 湿地水文扩张对水生动物多样性的影响：Gonzalez 等人通过研究佛罗里达州一系列自然形成的无鱼池塘，评估湿地水文扩张对水生动物多样性（昆虫、蝌蚪和十足目动物）的重要性。研究发现，初级生产力受水生栖息地扩张面积的正向影响，当将测量水生脉冲幅度的变量纳入模型时，它取代了湿地中值大小作为物种丰富度的预测指标，证明了这一常被忽视的指标在预测群落结构模式方面更有效。这一研究为季节性湿地生态系统的生态研究应用洪水脉冲概念提供了依据。
• 凤梨科植物水槽中纤毛虫的进化：Costa 等人研究了仅栖息于凤梨科植物水槽（phytotelmata）的纤毛虫物种的进化时间和模式。研究发现，潜在仅栖息于凤梨科植物水槽的纤毛虫起源于凤梨科植物出现之后，且至少存在四种不同的进化途径（海洋祖先、淡水祖先、陆地祖先和共生祖先）。该研究首次探索了纤毛虫 - 凤梨科植物水槽关系的宏观进化方面，展示了凤梨科植物专属纤毛虫的高多样化率。

综上所述，这些研究从不同角度深入探讨了新热带地区水生生态系统在人类世面临的各种问题，为我们理解这些生态系统的变化提供了重要依据。通过这些研究，我们认识到人类活动对新热带水生生态系统的影响是多方面且复杂的，需要综合考虑各种因素，制定科学合理的管理和保护策略。这些研究成果不仅对新热带地区的生态保护具有重要意义，也为全球水生生态系统的研究和保护提供了宝贵的参考，有助于推动我们在保护生物多样性、维护生态平衡方面不断前进。