湖库温跃层溶解氧最小值的形成原因、衍生的生态风险及控制研究进展

溶解氧（DO）对湖库的生物地球化学循环、生态系统结构和功能起着至关重要的作用,也是评价水生态系统的敏感性指标.DO浓度的降低对水生态有着重要影响.结果显示,多数湖库在夏秋季热分层期间,由于温跃层较高的密度梯度、藻类衰亡和有机质的降解以及微生物的呼吸作用会消耗大量的DO,从而形成温跃层溶解氧最小值（MOM）,甚至在该区域诱发厌氧状态.MOM可驱动浮游动物日夜垂向迁移,影响无脊椎动物和鱼类分布迁移模式及种群结构,破坏水体生态分布,致使生物非正常死亡,危害水体生态安全;此外,MOM也可诱发温跃层温室气体（CH₄和CO₂）大量形成,影响水源地水质,成为湖库生态安全隐患.目前对MOM所导致的生态风险和水质问题以及最终的控制方法已有较多研究成果,但缺乏综述性的研究.本文从MOM研究历史、研究方法、形成原因、生态风险及控制方法等方面进行论述,并展望今后研究热点,旨在推进MOM的相关研究进展,保障湖库生态平衡和供水水质安全.     

中国湖泊古生态研究进展

湖泊古生态学是古湖沼学的一个主要分支学科,主要通过沉积记录中的各种生物化石指标分析,重建不同时空尺度的湖泊生态系统演化过程,回答生态学、全球变化和环境管理应用方面的议题.本文回顾了国内外湖泊古生态研究的发展历程,在介绍湖泊古生态系列指标和研究基本原理基础上,着重评述了过去20 a来我国湖泊古生态研究取得的主要进展和成果,包括:(1)建立了基于多种生物和生物标记化合物指标进行古气候环境要素(温度、盐度、水体总磷等)定量重建的系列转换函数模型;(2)重点揭示了不同地质历史时期和近百年来湖泊生态环境演变的规律,及其对自然和人为驱动的响应特征与机理;(3)利用古生态记录诊断了湖泊生态系统突变模式与早期信号特征,定量揭示了湖泊生物群落演替与生态系统弹性损失的关系.上述成果为湖泊环境管理和治理提供了重要依据.本文最后对我国湖泊古生态研究进行了展望,提出了今后研究的重点方向.     

中国淡水水华甲藻一新记录种及其生态风险

2019年6月,在山东省峡山水库多个位点采集到角藻属(Ceratium)样品,并发现其在局部位点形成明显的浅褐色水华.系统发育分析结果显示该种与角藻属常见种飞燕角藻(C. hirundinella)亲缘关系最近,但形态学上有明显区别,前者具有1块间插板和3个顶板,而飞燕角藻具有4块顶板.通过对比,发现该种为我国淡水甲藻门未经描述的新记录物种——拟二叉角藻(C. furcoides).峡山水库中,水华发生位点的水体叶绿素a浓度高达125.77μg/L,拟二叉角藻的密度达1.23×106cells/L,占总藻细胞密度的1.21%.细胞数量上,占优势的主要是尖头藻(Merismopedia spp.)和浮丝藻(Planktothrix spp.)等一些丝状蓝藻;但因个体细胞体积非常大,鲜重高达86.31 mg/L,占总藻鲜重的49.34%,因此在生物量上拟二叉角藻是绝对优势种.此外,通过核查采自我国东北、华中、西南地区不同时期、温度较高季节的多个标本,基于其自身特性和分布特点,本研究认为拟二叉角藻偏好高温和富营养水体,有在我国不同地区水体扩张并形成水华的潜在能力.     

地震灾害后区域生态环境修复三维建模与仿真

地震灾区生态环境复杂,区域修复效果容易受到关联信息的影响,导致修复过程复杂,形成修复碎片化,修复效果不理想。为此设计基于激光扫描的地震灾害后区域生态环境修复的三维模型,通过三维激光扫描原理,获取自然景观和设施的详细位置原始数据;引入平面特征图像分割方法,对原始数据几何纠正,并完成整体数据纠正匹配,根据修正后的生态环境数据,采用法向量实行最小化,获取拼接匹配信息;根据匹配信息进行重采样,完成三维网格模型的构建,获取区域地震灾害后生态环境整体信息;并依据模型构建地形刷物理区域,修复区域地震灾害后的破损地形环境。将该方法应用于某灾区震后生态环境修复工作中,验证得出其可控性较强,且修复后的生态环境破碎化与缩小率都低于其他修复方法,具有一定使用价值。     

Joint facies and rock properties Bayesian amplitude‐versus‐offset inversion using Markov random fields

Seismic reflection pre‐stack angle gathers can be simultaneously inverted within a joint facies and elastic inversion framework using a hierarchical Bayesian model of elastic properties and categorical classes of rock and fluid properties. The Bayesian prior implicitly supplies low frequency information via a set of multivariate compaction trends for each rock and fluid type, combined with a Markov random field model of lithotypes, which carries abundance and continuity preferences. For the likelihood, we use a simultaneous, multi‐angle, convolutional model, which quantifies the data misfit probability using wavelets and noise levels inferred from well ties. Under Gaussian likelihood and facies‐conditional prior models, the posterior has simple analytic form, and the maximum a‐posteriori inversion problem boils down to a joint categorical/continuous non‐convex optimisation problem. To solve this, a set of alternative, increasingly comprehensive optimisation strategies is described: (i) an expectation–maximisation algorithm using belief propagation, (ii) a globalisation of method (i) using homotopy, and (iii) a discrete space approach using simulated annealing. We find that good‐quality inversion results depend on both sensible, elastically separable facies definitions, modest resolution ambitions, reasonably firm abundance and continuity parameters in the Markov random field, and suitable choice of algorithm. We suggest usually two to three, perhaps four, unknown facies per sample, and usage of the more expensive methods (homotopy or annealing) when the rock types are not strongly distinguished in acoustic impedance. Demonstrations of the technique on pre‐stack depth‐migrated field data from the Exmouth basin show promising agreements with lithological well data, including prediction accuracy improvements of 24% in and twofold in density, in comparison to a standard simultaneous inversion. Much clearer and extensive recovery of the thin Pyxis gas field was evident using stronger coupling in the Markov random field model and use of the homotopy or annealing algorithms.     

湖南沅水五强溪水库鱼类资源现状及其历史变化

水电工程对鱼类生境和资源多样性具有重大的影响.于2012年4月-2014年3月,对湖南省沅水五强溪水库鱼类资源进行调查,以了解五强溪水库建成20年后鱼类资源的现状及多样性变化.结果表明,在五强溪水库共采集鉴定鱼类86种(包括引进种5种),隶属7目18科58属.种类组成以鲤形目种类数最多,占总种类数的66.28%.在五强溪水库库尾、库区和坝下江段,鱼类物种数分别为54、67和52,其中,库区与坝下江段之间鱼类群落为中等相似,库区与库尾、库尾与坝下江段之间鱼类群落为中等不相似.在生态类型上,水库鱼类呈现多样化特征,以湖泊定居性、杂食性和底栖性鱼类居多,分别占总种类数的68.60%、55.81%和41.86%.各江段渔获物组成存在一定差异,但黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)、鲤(Cyprinuscarpio)、鲫(Carassius auratus)、蒙古鲌(Culter mongolicus)等在各江段均占有较高比例.渔获物产量和规格以库区较高,库尾、坝下江段偏低,鱼类小型化现象明显.与五强溪水库建成前相比,本次调查水库库区江段鱼类种类减少46种,降幅为40.71%,一些常见经济鱼类如鳤(Ochetobius elongatus)、白甲鱼(Onychostoma sima)、瓣结鱼(Brevifilis brevifilis)、长吻鮠(Leiocassis longirostris)等没有发现.     

呼伦湖鱼类群落结构及其渔业资源变化

根据2014-2015年在呼伦湖进行的鱼类资源拖网调查,结合历年渔业捕捞资料,分析该水域的鱼类群落结构及渔业资源发展趋势.结果表明:本次调查共采获鱼类21种,隶属4目6科21属,其中鲤形目种类最多,占总数的81.0%;群落优势种为贝氏(Hemiculter bleekeri)、红鳍原鲌(Cultrichthys erythropterus)、鲤(Cyprinus carpio)、银鲫(Carassius auratus gibelio)和瓦氏雅罗鱼(Leuciscus waleckii),鱼类群落的丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和均匀度指数均偏低.东部、西部湖区间的鱼类群落组成存在一定差异,其中西部湖区的鱼类物种数量较少,但大中型鱼类比例及生物多样性较高.与历史资料相比,呼伦湖鱼类的物种数量下降,优势种组成发生较大变化,鱼类个体小型化趋势明显,而捕捞强度过大、湖泊富营养化加剧及气候水文条件变化是导致呼伦湖渔业资源衰退的主要因素.     

热带浅水湖泊后生浮游动物群落结构对生态修复的响应

热带浅水湖泊后生浮游动物群落以轮虫和小型枝角类为主,往往缺乏大型浮游动物,其影响因子还存在争议,因此通过减少鱼类,提高大型后生浮游动物密度,从而增强对浮游植物的下行控制、修复热带富营养化湖泊的方法受到质疑.暨大南湖位于广州暨南大学校园内,是热带富营养化浅水湖泊,于2014年1—2月实施以鱼类去除和水生植被重建为主的生态系统修复工程,以期改善水质.通过对南湖修复前后水质、后生浮游动物以及修复后鱼类群落的调查分析,研究了后生浮游动物群落对修复的响应.结果表明:与修复前相比,总氮、总磷和叶绿素a浓度显著降低,透明度显著上升.枝角类丰度和生物量显著增加,修复后初期出现较高密度的大型枝角类蚤状溞(Daphnia pulex),桡足类丰度和生物量没有显著变化,轮虫丰度下降而生物量上升;后生浮游动物体长和生物多样性显著增加.随着鱼类密度的增加,蚤状溞丰度快速降低,后期鱼类减少后蚤状溞丰度又有所升高.因此,本研究显示鱼类是控制热带浅水湖泊大型浮游动物种群的主要因素,由于控制鱼类密度以维持较高大型浮游动物密度较为困难,因此单纯生物操纵在热带浅水湖泊修复中难以取得显著效果.     

太湖沿岸区浅层底泥重金属污染分析及生态风险评价

近年来太湖底泥重金属污染越来越受到各方关注.为了解太湖沿岸区底泥重金属污染状况,基于2018年太湖全湖污染底泥勘察项目中重金属监测数据,对梅梁湖、竺山湖、西部沿岸区、南部沿岸区、东太湖、贡湖6个太湖沿岸湖区浅层(0～30 cm深度区间)底泥中Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni 8种重金属元素含量进行分析,运...     

喀斯特湿地水葫芦(Eichhornia crassipes)生长及表型可塑性特征对不同富营养化水体的响应

选择桂林会仙喀斯特湿地,以不同富营养化水体中生长时期为6月(生长旺盛期)和8月(暴发高峰期)的水葫芦(Eichhornia crassipes)为研究对象,探讨不同富营养化条件下水葫芦的生长及表型可塑性响应特征,以揭示水葫芦对不同富营养化水体的生态适应机制.结果表明:水葫芦的株高、根长和叶绿素含量均随水体富营养化程度的增加而降低,叶柄数、叶柄宽、叶片数、叶长、叶宽、匍匐茎数和分株速率随着水体富营养化程度的增加而升高;各性状参数在暴发高峰期均略高于生长旺盛期;根生物量、茎生物量、叶生物量和总生物量均随水体富营养化程度的加深而增加,茎生物量高于根生物量和叶生物量;水葫芦生物量的分配以及性状间的权衡关系(根生物量比、茎生物量比、叶生物量比和茎叶比等)因生长时期的不同而呈现差异性,表现出较强的表型可塑性特征;水体总有机碳、总氮、总磷、硝态氮、氨氮和叶绿素a浓度分别与水葫芦的茎生物量、叶宽、匍匐茎数和分株速率间存在显著的正相关关系,与根长、株高、叶生物量比和茎叶比间存在显著的负相关关系;水葫芦的表型可塑性指数在0.009~0.792之间,叶重比的可塑性指数最大,根冠比最小,重度富营养化水体下的可塑性指数最大.在会仙喀斯特湿地不同富营养化水体环境中,水葫芦通过外部形态结构调节和生物量的配比关系,产生了有利于其入侵和存活的较强的表型可塑性,是其生存繁殖的重要响应机制之一.