广西灵水岩溶湖生态系统沉水植物退化机理研究

广西灵水岩溶湖生态系统沉水植物退化机理研究湖泊生态系统是人类的宝贵自然资源,随着人类社会的加速发展,我国湖泊生态系统呈现出退化的趋势,表现在水质不断下降,湖泊富营养化加剧,生物资源方面多样性逐步降低,其中湖泊沉水植被退化是我国湖泊生态系统存在的主要问题之一。位于广西武鸣县的灵水岩溶泉出口,是我国西南岩溶地区的典型湖泊。近年来随着灵水湖周围地区人类活动的加剧,灵水生态系统发生变化,虽然水质尚能达到水源地水质标准,但水生植被大面积消失,当地居民对灵水水质产生担忧。本文通过收集灵水湖水体水质理化指标、浮游动物、附着藻类、沉水植被以及武鸣区最近十年降雨量等相关资料,经过对灵水湖的生态环境现状调查和历史资料调查评价,根据生态系统的灾难性突变理论,提出与灵水湖相连接的水质较差武鸣河在暴雨时期倒灌对沉水植物的消亡产生重要影响的假说,该影响主要存在于两个方面,一是倒灌现象下武鸣河大量氮磷营养元素流入灵水湖,使附着在灵水湖底的苦草附着藻类大量生长,附着藻类的生长一定程度上阻碍了沉水植物的光合作用,这对沉水植物的生长起到了负面作用;二是雨水倒灌使得武鸣河携带大量泥沙涌入灵水湖,灵水湖属于岩溶水生态系统,水体具有高Ca²⁺高HC03-特性,在这种特殊水体环境下,水体悬浮颗粒物絮凝加快,湖底沉积物表面的基质变得松软,此时的沉水植物难以固着,从而阻碍了沉水植物的生长。为了验证以上假说本研究开展了对灵水湖水体原位理化指标检测以及实验室内模拟岩溶水生态系统,以期对灵水湖沉水植被的消亡机理进行研究。通过本研究得到如下结论:通过对灵水湖环境因子原位监测以及历史数据收集表明灵水湖水质属于地下水Ⅰ类水,与灵水湖连接的武鸣河水质属于地表水劣V类,水质较差。近五年来灵水湖的Ca²⁺和HCO₃^-浓度在不断升高,Ca²⁺浓度由原来的44mg/L升高到85mg/L;HCO₃^-浓度由2.4mmol/L升高到了4.3mmol/L;且通过对浮游动物的研究表明现阶段灵水浮游动物群落种类单一仅有10种,生物量较为低下;对灵水湖底苦草叶片上附着藻类的群落分析以及生物量测定得出不同生长状态的苦草叶面上附着藻类物种共有5门21属27种,并且种间有较大差距,物种数量较少,丰富度单一。室内的生态系统模拟实验中,在相同氮磷营养条件下,Ca²⁺和HCO₃^-的外源分别添加可以促进附着藻类生长;在相同的氮磷营养条件下,Ca²⁺和HCO₃^-组合同时加入生态盆中相同氮磷营养盐条件下随着Ca²⁺和HC03-浓度梯度增加附着藻类生物量增加。在岩溶水高Ca²⁺和高HCO₃^-的环境下尽管水体氮磷浓度较低但也能引起沉水植物表面附着藻类的大量生长,相反高氮磷营养条件下附着藻类生物量也会增加但是增加的速率比氮磷浓度低时较慢,这符合了生态系统的灾难性突变理论,微小的外来环境因子扰动都有可能导致系统发生稳态转变,灵水附近水质较差的武鸣河倒灌将污染物质引入灵水湖,灵水附着藻类大量繁殖,这可能导致了灵水苦草消亡,使灵水湖原有的草型稳态向藻型稳态转换。在悬浮颗粒物的絮凝研究中,对室内模拟生态系统设置的生态桶浊度和电导率进行测量,随着Ca²⁺和HCO₃^-浓度梯度的增加,电导率下降幅度也随之增加;在对浊度的测量中,Ca²⁺和HCO₃^-浓度梯度高