光对贫营养湖泊生态系统的限制.doc

生态保护与修复 ——论文翻译 指导教师：朱永华 学生姓名：孟璇 学 院：水文与水资源学院 专 业：资源环境与城乡规划管理 学 号：1101050115 光对贫营养湖泊生态系统的限制 生产力表示生态系统中的生物量合成的速率，是构建生态系统功能和管理的基本的特征。对于湖泊生态系统1-3，生态系统被营养可用性的限制是一个确定的范例。这里，我们评估这个范例对于世界上大多数的小型、贫营养的湖泊，随着不同浓度的有色有机物的关联性。通过比较沿着一个水色梯度的小型的无生产力湖泊，我们展示了有色的陆生有机物4,5，并通过它对光衰减的影响，来控制着新的生物量（底栖的生物的初级生产）的合成的关键进程。我们也展示了这个转化成影响生产和更高营养级（底栖无脊椎动物和鱼）的生物量。这些结果与营养供给主要控制湖泊生产力的想法相矛盾，并且我们建议世界上占有大份额的无生产力的湖泊，在有机碳和营养物输入的自然变化范围之内，是被光而不是被营养物质所限制。我们希望我们的结果将会对理解湖泊生态系统功能和回应环境变化产生影响6,7，有色有机物的集水出口对于短期自然的可变性和长期大规模的变化是敏感的，被气候和不同的人为影响所驱使。因此，通过地球碳循环的变化，我们将断定，通过深思熟虑的改变光气候和湖泊的生产力，将对大量的湖泊生态系统产生影响。 营养限制对于生产力的影响，是研究湖泊生态系统的基础。这个范例预测了：增加营养输入将会增加处于基础营养级生物（浮游植物）的产量8，并且伴随着对更高营养级的影响。因此，贫营养到富营养的湖泊的相应数据展示了：不仅浮游植物的产量有增长，而且伴随着总磷的增长，顶级消费者（鱼类）的生物量和产量也有增长9,10（图.1a）。 营养限制的范畴主要依据对浮游类的栖息地的研究，而不是根据大量的支持顶级消费者的资源可以被水底的栖息物11,12所生产这一事实。底栖藻类，主要被光的可用性限制，并在湖水干净且浅8的湖泊中支配着整个湖泊的初级产量8，在这样的湖泊中增加营养供给将增加浮游植物的生物量，并且以水底的初级产量为代价。光的穿透力被浮游植物对光的吸收力所控制，所以浮游植物产量的增长可能会补偿底栖植物产量的损失。因此，养分变成整个湖泊生产力的一个好的预测者。然而，全世界的大多数的自然湖泊拥有较低的营养物浓度和较低的浮游植物生物量（图.1a和附表3)，并且，对于水底的栖息地，光的渗透能力的变化主要由有色的陆生有机物13的输入变化控制。没有研究表明，在一定程度上，地球上的有机物对光的吸收能力将会导致底栖藻类产量的减少或者影响所有的湖泊的生产力。例如，陆生的有机物14能够刺激浮游植物的产量，并且补偿底栖植物初级产量13,15的损失，这些都与增加的营养物的输入有关，但有迹象表明有色有机物对光的吸收能力的影响可能会抑制浮游植物的触初级产量。因此，在低营养输入的湖泊生态系统中，不同的营养级下生产力的变化程度是否取决于营养物质的可用性或光的可用性，这是不得而知的。 正如第一个试验中对小的，无生产力的湖泊的营养限制概念的适用性测验，我们对鱼的生物量和贫营养与中营养的湖泊（芬兰、新西兰、瑞典）中总磷的量（总磷，0~30微克/升）汇编成了文字上的数据。 图.1a 总磷浓度和鱼类生物量的关系 图.1b 总磷浓度和鱼类捕获量的关系 与图.1a(在温和的湖泊中鱼的生物量和产量）相比较，比较这些情况下的鱼的生物量9、产量9和单位捕捞渔获量10的关系。这条垂直的虚线表示在挪威(2微克/升，n=1006)，瑞典（18微克/升，n=3025）和威斯康星州（美国，12微克/升，n=168）的总磷浓度的报道中位数的均值。图b，把来自芬兰（交叉的），瑞典（三角形的），新西兰（正方形的）贫营养的和中营养的湖泊，作为总磷的研究对象的功能。参见附表.3和表4，更多的富营养湖泊（图.1a），我们发现鱼类的生物量与总磷之间是没有关系的（图.1b），表明在这些生态系统中，不是由营养物而是有其他因素决定着鱼的生物量的发展，为了从细节上阐明营养和光作为对于自然的贫营养的湖泊的限制因素中所扮演的角色，我们对12个湖泊生态系统的藻类和细菌产量进行测量，包括其中级消费者的生物量，顶级消费者(鱼类）的生物量和产量。在全球的范围内，挑选最常见的湖泊类型4,5，依据的是小型湖泊（面积0.02—0.17km2，主要深度2.6—6m），低营养浓度（总磷：4.1—24微克/升，