水库蓝藻周期性循环影响微型真核浮游生物群落组成

　　当前，在全球范围内水库水环境面临的最突出问题是水体富营养化。水体富营养化的严重后果是引发蓝藻水华，蓝藻水华威胁水生生物多样性和供水安全。即便人们采取了一定的应急治理措施，由于气候变化以及难以在短时间内对水体营养物质进行有效去除，水库蓝藻水华往往每隔一段时间会周而复始地发生。微型真核浮游生物包括浮游藻类、原生动物、低等真菌、小型后生动物等，是水库生态系统的重要组成部分，在水体自净和水质稳定方面发挥关键作用。水库蓝藻水华对浮游生物具有多重而复杂的影响，然而蓝藻长时间尺度的水华-非水华周期性变化对微型真核浮游生物群落会产生怎样的影响，目前仍然缺乏长期的野外观测数据和系统深刻的认知。

　　 中国科学院城市环境研究所水生态健康研究组（杨军团队）在福建省率先建立了水库长期定位生态观测站，从2010年到2015年连续6年对厦门市石兜和坂头水库进行了野外监测，发现水库蓝藻经历了一个周期性循环（即蓝藻水华期、水华消退期、非水华期、水华再次发生期四个阶段）。在2010年5月至9月属于蓝藻水华期，蓝藻生物量较高，占藻类总生物量的80–97%；随后由于水库周边居民的迁出、养殖的禁止，水库营养盐浓度快速下降，加上低温和水位上升等因素的作用，蓝藻相对生物量随之迅速下降到2–19%；2011年10月至2014年7月，蓝藻生物量和优势度一直保持在较低水平；但是在2014年10月由于水库水位下降和升温等事件共同作用导致蓝藻生物量再次达到80%以上。相应地，水库微型真核浮游生物的群落变化也发生了周期性变化。第一，微型真核浮游生物群落组成明显地分为四个演替阶段，与蓝藻生物量的周期变化相一致（图1），其中微型真核浮游生物群落与蓝藻生物量的相关性在水华消退期和水华发生期更强。第二，蓝藻生物量的变化还影响了微型真核浮游生物的共存网络，那些相对丰度变化与蓝藻生物量周期变化相关性较强的微型真核浮游生物在共存网络中占据中心主导位置（图2）。值得一提的是，微型真核浮游生物间的共存关系并不是恒定不变的，也会随着蓝藻生物量的变化而改变，推测在特定环境下浮游生物间产生了特定的诸如“合作”、“竞争”等相互作用关系，这为真核浮游生物适应环境变化，保持群落功能稳定提供了基础。研究结果有助于进一步认识蓝藻水华对微型真核浮游生物群落的长期影响过程，为阐明蓝藻水华发生周期内微型真核浮游生物共存网络和相互作用机制提供了新的研究思路和视角。

　　 研究创新点：1、基于连续多年的野外观测揭示了水库蓝藻生物量长期周期性循环使微型真核浮游生物群落组成出现了明显的年际变化，群落的年际变化幅度显著大于季节变化。2、证实了微型真核浮游生物共存网络的模块与蓝藻生物量存在显著相关关系，而且浮游生物共存关系的显著性随蓝藻生物量变化而改变。3、从浮游生物方面为生物间显著共存关系是变化而非固定的观点提供了新证据。

　　 2019年5月3日，研究论文以“Response of the eukaryotic plankton community to the cyanobacterial biomass cycle over 6 years in two subtropical reservoirs”为题在线发表于环境科学与生态学领域国际期刊The ISME Journal。该研究获得了国家自然科学基金、国家重点研发计划“全球变化及应对”重点专项，以及厦门市科技计划项目的资助。

图1 石兜和坂头水库2010–2015年蓝藻绝对生物量（a–b）、相对生物量（c–d）和微型真核浮游生物群落组成（e–f）的变化情况

图2 石兜和坂头水库2010–2015年微型真核浮游生物的共存网络（P1，蓝藻水华期；P2，水华消退期；P3，非水华期；P4，水华发生期）