東北地理所在有害藻華形成機(jī)制理論研究方面取得進(jìn)展
有害藻華（Harmful Algal Blooms, HABs）是全球水生態(tài)系統(tǒng)面臨的重要環(huán)境問(wèn)題之一。長(zhǎng)期以來(lái)，營(yíng)養(yǎng)鹽水平被認(rèn)為是驅(qū)動(dòng)藻華暴發(fā)，尤其是有毒藻華暴發(fā)的核心因素，降低氮、磷輸入是富營(yíng)養(yǎng)化湖泊中有害藻華治理的重要措施。然而，近年來(lái)大量研究發(fā)現(xiàn)，部分湖泊雖然長(zhǎng)期處于高營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，卻并未形成嚴(yán)重藻華，而一些營(yíng)養(yǎng)水平較低的湖泊仍可能發(fā)生藻華事件。這表明，有害藻華形成過(guò)程并非僅由營(yíng)養(yǎng)鹽水平?jīng)Q定，其背后可能存在更為復(fù)雜的環(huán)境調(diào)控和生態(tài)反饋機(jī)制。
針對(duì)這一科學(xué)問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所水環(huán)境健康與模擬學(xué)科組以典型高營(yíng)養(yǎng)鹽湖泊生態(tài)系統(tǒng)—查干湖為研究對(duì)象，綜合利用宏基因組測(cè)序、SourceTracker以及可解釋機(jī)器學(xué)習(xí)模型等多種技術(shù)手段，系統(tǒng)解析環(huán)境擾動(dòng)和種間競(jìng)爭(zhēng)對(duì)藻類群落結(jié)構(gòu)變化及有害藻華形成過(guò)程的影響。研究發(fā)現(xiàn)，適度環(huán)境擾動(dòng)能夠提高藻類群落多樣性，增強(qiáng)不同藻類之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，使優(yōu)勢(shì)藻類的生態(tài)位受到限制，從而抑制有害藻華形成。進(jìn)一步研究揭示了環(huán)境擾動(dòng)驅(qū)動(dòng)藻類群落重組的生態(tài)過(guò)程。隨著湖泊周邊農(nóng)業(yè)源的輸入、季節(jié)性環(huán)境變化的增強(qiáng)和湖泊外部藻種的引入，查干湖藻類群落組成發(fā)生明顯變化，藍(lán)藻優(yōu)勢(shì)受到削弱，而部分低豐度藻類優(yōu)勢(shì)逐漸增加，表現(xiàn)出明顯的群落演替和生態(tài)位重新分配特征。從功能分析結(jié)果來(lái)看，該現(xiàn)象的發(fā)生是由于藻類在環(huán)境擾動(dòng)的條件下，生活史策略整體由快速增長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)境適應(yīng)。
圖1 優(yōu)勢(shì)藻類類群及其主要環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子的時(shí)間變化趨勢(shì)
本研究還提出了“擾動(dòng)—競(jìng)爭(zhēng)—反饋”調(diào)控藻華形成的新機(jī)制框架，拓展了傳統(tǒng)以營(yíng)養(yǎng)鹽為核心的藻華生態(tài)理論，為理解高營(yíng)養(yǎng)湖泊中“高營(yíng)養(yǎng)鹽但不一定發(fā)生藻華”的生態(tài)現(xiàn)象提供了新的理論依據(jù)，并為未來(lái)富營(yíng)養(yǎng)化湖泊精準(zhǔn)管控和有害藻華預(yù)測(cè)預(yù)警提供重要科學(xué)支撐。
圖2 “擾動(dòng)—競(jìng)爭(zhēng)—反饋”理論框架
相關(guān)研究成果發(fā)表于國(guó)際期刊ACS EST&Water，由水環(huán)境健康與模擬學(xué)科組的副研究員鞠含俞（第一作者）、張敬杰研究員（通訊作者）以及科研助理苑一凡等共同完成。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目以及國(guó)際(地區(qū))合作與交流項(xiàng)目（42471089，42361144719）、吉林省國(guó)際科技合作項(xiàng)目（20240402026GH）及吉林省青年人才托舉工程（QT202330）的資助。
論文信息如下：
Hanyu Ju, Yifan Yuan*, Jingjie Zhang*, Karina Yew-Hoong Gin. Beyond Nutrients: Disturbance–Competition Feedback Regulates Harmful Algal Blooms. ACS EST Water, 2026.
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https://doi.org/10.1021/acsestwater.6c00562
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