Yong在湖泊生态系统建模中的应用

基于达尔文“适者生存”理论的热力学表述，本文把热力学概念“Ｙｏｎｇ”作为一些重要模型参数的目标函数引入湖泊生态动力学模型，应用Ｙｏｎｇ控制下的参数组合模拟程序实现了参数随时间的变化，并通过变化的模型参数来反映湖泊生态系统中物种组成和生态结构随时间的变化。这一改进克服了以往模型刚性较强，适应性差和生态系统特性考虑少的缺陷，该改进的湖泊生态动力学模型被成功用于滇池生态系统的模拟。     

浅水湖泊生态系统的多稳态理论及其应用

在“八五”期间太湖研究工作的基础上,发展和充实了浅水湖泊多稳态理论,简要介绍了多稳态概念模型,并将这一理论和模型贯穿于太湖富营养化防治研究中;总结了太湖各湖区的状态演化过程,提出保护东太湖生态环境和治理五里湖的策略及技术路线,并付诸于实验;证明了利多稳态理论和多稳态模型指导湖泊富营养化防治的可行性。     

湖泊生态系统的水鸟监测意义

水鸟的多样性及其变化趋势是保护水鸟必需的信息,也是其柄息湿地环境质量的指示因子之一.本文综述了水鸟与湖泊生态系统关系的研究成果,认为水鸟的物种多样性与丰富度可以快速反映湖泊的水生植物、鱼类的生物量和湖泊水位、营养状况的变化,集群繁殖的食鱼水鸟可用于湖泊生态系统中持久性有毒化学污染物的生态监测;同时阐述了水鸟通过取食水生...     

湖北省湖泊演变及治理对策

湖北省是长江中游重要的湖泊分布区,在历史时期湖泊分布广阔,是著名的云梦泽的主体.由于江湖关系演变和人类活动的影响,湖泊面积变化迅速,尤以20世纪为甚.本文在野外调查和历史文献分析的基础上,利用不同时期的水利图、地形图、遥感影像图作为基本信息源,在GIS技术支持下,提取湖泊水域信息,对湖北省湖泊的主要分布区--江汉平原近百年湖泊水域变化进行了研究.结果表明,从20世纪20年代开始湖泊面积和个数呈先增加后减少的趋势,50年代处于鼎盛时期,50年代到70年代迅速减少,70年代至2000年减幅明显减缓.这种动态变化是自然因素和人类活动综合作用的结果,人类活动的作用更为突出.湖泊面积的减少,带来一系列生态环境问题.针对湖泊资源日益减少的现状,文章提出了治理对策和建议.     

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乍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．     

太湖湖泊生态系统健康评价

五里湖作为太湖富营养化最严重的区域,内源污染和生态退化成为困扰五里湖最主要的两个问题.生态清淤工程的特点是对所要疏浚污染底泥污泥厚度通过采样分析后精确测定,并且在施工过程中的控制精度也高于一般的工程疏浚.所以生态清淤既可以清除五里湖的内源污染,又能为其生态恢复创造条件.本文通过对五里湖生态疏浚对生态系统的影响,疏浚区底泥、水质质量的改善的效果以及对原位培养生物的抗氧化系统组分变化等多个方面进行分析评价,发现,五里湖生态疏浚区底泥中磷含量下降了30%,左右,重金属含量升高的地质积累指数小于1级.疏浚后半年内水体中总磷和溶解磷含量比疏浚前下降10%-25%左右,叶绿素a含量下降40%,左右,其它水质理化参数保持正常.作为生物标志物原位培养生物的抗氧化系统组分在疏浚前后变化较小所以认为,五里湖疏浚达到了一定的效果,并且控制了对生态的压力,为下一步生态修复创造了条件.     

1989—2021年蒙新高原湖泊时空特征及驱动力分析

内陆湖泊是水资源系统的重要组成部分,不仅在维系区域生态平衡方面具有重要意义,还可作为气候变化和人类活动的指示器。本研究基于Google Earth Engine(GEE)遥感云平台,以JRC(JRC Global Surface Water)水体数据为主要数据源,运用皮尔逊相关分析和时空地理加权回归模型等方法研究1989-2021年蒙新高原湖区湖泊数量和面积的时空动态变化特征,并定量分析蒙新高原湖泊变化的主要原因。结果表明:近33 a来,蒙新高原湖泊数量和面积整体上显著增加,小型湖泊(1~10 km²)的面积和数量占比最大且增加最为显著,其次是中型湖泊(10~100 km²)和大型湖泊(>100 km²)。在所有海拔带中,湖泊普遍呈现扩张的趋势,其中低海拔地区(DEM<1000 m)的湖泊扩张最为显著。与低海拔地区相比,高海拔地区(DEM≥1500 m)湖泊的变化受温度和降水影响显著,且在不同垂直地带上表现出一致性;湖区内14个流域的湖泊发生扩张,其中8个流域扩张显著,强烈的人类活动加之气候变化的影响,东部的额尔古纳河流域和内蒙古高原内陆河流域的湖泊明显萎缩。掌握蒙新高原湖泊时空变化特征及相关原因,可为我国干旱半干旱区乃至全球气候变化和水资源保护提供理论参考。     

河西走廊东段湖泊旋回及其古气候意义

以河西走廊东段石羊河尾闾青土湖为例,通过对志云村剖面沉各气候记录的研究,证实季风边缘是年以上时间尺度的气候变化,具有暖湿,冷干的阶段性特征。自６０００ａＢＰ以来,河西走廊东段渗湖泊回经历了四次湖退和三次湖进过程。除最后一次湖退直至干涸受人类活动影响较大外,其它主要是气候阶段性变化的结果。     

湖泊流域生态系统演化对人类世研究的重要意义

人类世可能成为一个全新的地质时期,以描述人类活动对地球环境造成极为深远的影响,目前已被广泛讨论。湖泊及流域生态系统作为与人类社会最密切的地球单元之一,受到人类活动显著影响,相关研究成果能为理解人类世做出贡献。本文从湖泊流域生态系统和人类世本身特征为切入点,讨论了湖泊及流域生态系统演化对人类世研究的重要意义。我们认为,湖泊具有相对独立的整体,清晰的内部作用关系、完备的理论支持和时空数据支撑,能够为人类世地球各圈层交互作用提供研究框架。湖泊流域生态系统演化的稳态转换与地球环境进入新的地质时期具有诸多相似之处,相关研究成果能够更好地界定人类世开始时间、总体特征以及演变过程和机制。本文指出人类世湖泊及流域生态系统演化研究依然面临诸多挑战,并提出了对未来相关研究的展望。     

湖泊生态系统产甲烷与甲烷氧化微生物研究进展

湖泊生态系统是重要的大气甲烷来源,其甲烷释放量占全球自然生态系统的40%.产甲烷和甲烷氧化微生物在湖泊甲烷生产和消耗过程中发挥关键作用.本文综述了近期有关湖泊生态系统甲烷产生与氧化过程的研究进展,重点介绍产甲烷与甲烷氧化微生物在湖泊中的分布特征、代谢途径以及调控机制.现有研究表明,湖泊中甲烷的生成不仅仅依靠赋存于沉积物和水体厌氧层的产甲烷古菌,还可能来自有氧环境中其他产甲烷微生物的代谢作用.湖泊中的甲烷在脱离水体逸散至大气之前,被甲烷氧化微生物利用,转化成二氧化碳和小分子有机化合物(如甲醇、甲醛和甲酸等).除了传统依赖氧气作为电子受体的好氧氧化过程外,新近研究还揭示了多种厌氧甲烷氧化过程,包括依赖还原硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐以及Fe~(3+)/Mn~(4+)等金属离子的甲烷氧化过程.文献综合分析表明,反硝化型厌氧甲烷氧化过程主要发生在淡水湖泊中,而硫酸盐还原型主要发生在高盐度或者高碱度湖泊中.水体温度、溶解氧浓度可以显著影响产甲烷与甲烷氧化微生物的丰度与群落结构,其他湖泊环境条件,如盐度、pH和有机质类型等都可能改变产甲烷与甲烷氧化微生物的分布和代谢活性.不同湖泊类型的比较研究,有助于全面掌握影响湖泊产甲烷与甲烷氧化微生物的时空分布与代谢特征的主导因素.     

浅水湖泊底栖-敞水生境耦合对富营养化的响应与稳态转换机理:对湖泊修复的启示

浅水湖泊中的初级生产者主要由分布在底栖生境中的底栖植物和生活在敞水生境中的浮游植物组成.底栖植物主要包括维管束沉水植物和底栖藻类等,浮游植物则主要为浮游藻类.贫营养浅水湖泊湖水营养盐浓度低,透明度高,底栖植物因能直接从沉积物中获取营养盐,往往是浅水湖泊的优势初级生产者.随着外源营养盐负荷的增加,湖水中的营养盐浓度不断升高,浮游植物受到的营养盐限制作用减小,加上其在光照方面的竞争优势,逐步发展成为湖泊的优势初级生产者,湖泊逐步从底栖植物为优势的清水态转变为浮游植物为主的浑水态,即稳态转换.在稳态转换过程中,浅水湖泊生态系统结构与功能发生了一系列变化,本文综述了浅水湖泊沉积物性质和生物(浮游植物、底栖植物、底栖动物和鱼类等)群落结构的变化,分析了这些变化对底栖植物、浮游植物之间竞争优势和底栖-敞水生境间磷交换的影响,探讨了富营养化驱动的底栖-敞水生境耦合过程变化和稳态转换机理.了解浅水湖泊底栖-敞水生境耦合过程与稳态转换机理对富营养化浅水湖泊修复有重要意义.富营养化浅水湖泊修复实际就是重建其清水态,在制定修复目标时应该关注评价清水态的指标,如透明度、浮游植物生物量、底栖植物的覆盖度或优势度...     

洪湖湿地生态系统演变及稳态转换关键驱动因子阈值研究

利用1990—2020年洪湖水环境监测数据和2011—2020年洪湖沉水植物调查数据,探讨洪湖湿地生态环境演化规律,识别稳态转换关键驱动因子并确定其阈值。研究结果表明:1990—2020年以来洪湖水质变化主要总结为5个阶段和3个时期,整体上呈现出不断恶化的趋势;2011—2020年以来洪湖沉水植物Margalef物种丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson和Pielou均匀度指数分别降低32%、59%、60%和46%,特别是2016年洪涝灾害后沉水植物出现严重衰退;洪湖生态系统发生稳态转换的关键时期是2002和2011年,总磷是洪湖湿地生态系统稳态转换的关键驱动因子;清水态向浊水态转换的总磷阈值为0.092 mg/L,浊水态向清水态转化的阈值为0.051 mg/L。本研究可为洪湖入湖污染负荷削减量估算提供参考,为洪湖湿地生态修复的营养盐优先控制策略提供指导。     

1975-2007年中亚干旱区内陆湖泊面积变化遥感分析

中亚干旱区内陆湖泊的湖面变化反映了气候波动和人类活动对流域水文过程的影响.本文以中亚干旱区平原区尾闾湖泊、吞吐湖泊和高山湖泊三类典型内陆湖泊为研究对象,利用1975-2007年Landsat遥感影像,基于归一化水体指数提取湖泊水域边界信息,分析近30年来内陆湖泊湖面变化特征.结果表明,近30年来,研究区内有超过一半的内...     

太湖流域西氿摇蚊亚化石群落对湖泊生态系统稳态转换的响应

探究湖泊生态系统稳态转换机制对科学管理湖泊环境具有重大的意义本文通过西氿沉积岩芯XJ2018中的生物指标(摇蚊亚化石)及地球化学指标(总氮和总磷),探讨了其环境演变历程以及生态系统的稳态转换摇蚊亚化石群落变化和系统突变指数(RSI)结果均表明,西氿生态系统在近40年内经历了明显的稳态转换1990s前,湖泊营养状态较低,水生植被覆盖度较高,摇蚊群落以附植型摇蚊(Cricotopus trifasciatus、Dicrotendipes spp)为主,广食性的长足类摇蚊丰度最低,此时西氿为草型-清水态湖泊;以1990年为节点一直到2000年前后,由于宜兴市围网养鱼以及农业发展迅速,湖泊营养状态在较短的时间内,发生了一次显著的转变,附植型类群逐步减少,广食型类群(Tanypus chinensis、Microchironomus tabarui)暴发且逐步占据统治地位,湖泊营养化程度逐渐加剧,由草型逐步向藻型过渡; 2000 2010年,湖泊生态系统进一步恶化,附植型类群几乎消失,广食型长足亚科(Tanypus chinensis、Procladius choreus)占绝对优势,2010年以后,附植型摇蚊类群的恢复和广食型摇蚊数量的下降,表明随着生态保护的重视和生态治理的实施,西氿环境略有改善,但藻型富营养湖泊的状态仍未改变.     

1990—2020年中国冰湖变化特征及影响因素

本文基于505 景 Landsat 卫星影像,通过自动化冰湖边界提取与人工目视解译相结合的方法调查了 2000 和 2020年中国境内冰湖的分布与变化,并结合 1990 年冰湖编目数据,分析中国冰湖变化特征及影响因素。 研究表明,19902020 年中国冰湖面积增加(180.1±0.1) km²,增加了 17.9%。 其中,冰川补给湖面积扩张最显著,为 22.9%,而非冰川补给湖的面积仅扩张 4.9%。 1990 2020 年冰湖面积在较高海拔带呈现增长快速的趋势,其中,在海拔 5500 m 以上冰湖面积扩张最大,达 30.5%。 在区域尺度,非冰川补给湖的变化主要受降水量和蒸发量变化的影响,其中蒸发量变化对非冰川补给湖更为显著;气温升高与冰川普遍退缩则是导致冰川补给湖普遍快速扩张的主要原因。     

Recent changes in the sediment regime of the Pearl River (South China): Causes and implications for the Pearl River Delta

Riverine sediments have played an important role in the morphological evolution of river channels and river deltas. However, the sediment regime in the many world's rivers has been altered in the context of global changes. In this study, temporal changes in the sediment regime of the Pearl River were examined at different time scales, that is, annual, seasonal, and monthly time scales, using the Mann–Kendall test. The results revealed that precipitation variability was responsible for monthly and seasonal distribution patterns of the sediment regime and the long‐term changes in the water discharge; however, dam operation has smoothed the seasonal distribution of water discharge and resulted in decreasing trends in the annual, wet‐season, and dry‐season sediment load series since the 1950s. Due to the different regulation magnitudes of dam operation, differences were observed in sediment regime changes among the three tributaries. In addition, human activities have altered the hysteresis of seasonal rating curves and affected hysteresis differences between increasing and decreasing water discharge stages. Sediment supply is an important factor controlling river channel dynamics, affecting channel morphology. From the 1950s to the 1980s, siltation was dominant in river channels across the West River and North River deltas in response to the sediment increases; however, scouring occurred in the East River deltas due to sediment reduction. Significant erosion occurred in river channels in the 1990s, which was mostly due to downcutting of the river bed caused by sand excavations and partly because of the reduced sediment load from upstream. Although sand excavations have been banned and controlled by authority agencies since 2000, the erosion of cross sections was still observed in the 2000s because of reduced sediment caused by dam construction. Our study examines the different effects of human activities on the sediment regime and downstream channel morphology, which is of substantial scientific importance for river management.     

湖泊渔业研究:进展与展望

作为一种传统产业,渔业在我国经济社会发展中具有不可缺失的重要地位.而渔业作为湖泊最重要的功能之一,其资源变动是湖泊生态系统演变的重要影响因子,同时湖泊渔业资源的变动和退化也是对环境变化最直接的响应.自1980s以来,随着湖泊水环境的改变,湖泊渔业资源衰退趋势明显,中上层浮游生物食性鱼类在鱼类群落中占优势,鱼类资源小型化、低龄化现象严重.本文以湖泊渔业发展的历程为切入口,系统阐述人类活动及湖泊环境变化对渔业资源及生态系统的影响,厘清现阶段湖泊水环境管理、湖泊生态系统修复、湖泊渔业可持续发展等关系,展望我国湖泊渔业的发展前景及新型模式.     

Temporal and spatial pattern of thermokarst lake area changes at Yukon Flats,Alaska

To better understand the linkage between lake area change, permafrost conditions and intra‐annual and inter‐annual variability in climate, we explored the temporal and spatial patterns of lake area changes for a 422 382‐ha study area within Yukon Flats, Alaska using Landsat images of 17 dates between 1984 and 2009. Only closed basin lakes were used in this study. Among the 3529 lakes greater than 1 ha, closed basin lakes accounted for 65% by number and 50% by area. A multiple linear regression model was built to quantify the temporal change in total lake area with consideration of its intra‐annual and inter‐annual variability. The results showed that 80.7% of lake area variability was attributed to intra‐annual and inter‐annual variability in local water balance and mean temperature since snowmelt (interpreted as a proxy for seasonal thaw depth). Another 14.3% was associated with long‐term change. Among 2280 lakes, 350 lakes shrank, and 103 lakes expanded. The lakes with similar change trends formed distinct clusters, so did the lakes with similar short term intra‐annual and inter‐annual variability. By analysing potential factors driving lake area changes including evaporation, precipitation, indicators for regional permafrost change, and flooding, we found that ice‐jam flooding events were the most likely explanation for the observed temporal pattern. In addition to changes in the frequency of ice jam flooding events, the observed changes of individual lakes may be influenced by local variability in permafrost distributions and/or degradation. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.