摘要
20世纪50年代以来，人类活动和气候变暖深刻影响了我国湖泊生态系统的演化，造成湖泊生态环境逐渐恶化，生物多样性锐减，系统功能退化以及生态系统服务受损等一系列问题，严重制约了我国社会经济的可持续发展。长江中下游由于其独特的地理位置和气候条件，是我国经济发展最具潜力的地区之一。巨大的人口密度和快速的经济发展造成了该区域湖泊富营养化问题突出，生态问题频发。对于这一区域湖泊富营养化的治理由来已久，但效果并不显著。随着理论研究的深入，古湖沼学家研究重心逐渐从湖泊富营养化发生的起始时间转移到探究湖泊生态系统演化过程。但流域内不同强度的人类活动造成各湖泊富营养化发展的程度并不一致，因此对于这些湖泊的治理方法也有差异。因此探究不同程度人类活动影响下，湖泊生态系统演化轨迹的差异能更好的为湖泊治理和生态修复建立参考目标和提供科学依据。 本论文选择湖北省成宁市西北部的西凉湖和斧头湖作为研究对象。据历史资料记载，西凉湖和斧头湖历史上同属于一个湖，由于长江水系改道，水位下降最终于上世纪初彻底分隔开，在两湖流域不同强度人类活动的影响下，目前西凉湖仍然表现为较为清澈的草型湖泊，而斧头湖则为藻型湖。本研究利用古湖沼学手段，通过西凉湖和斧头湖沉积钻孔210Pb和137Cs定年，将硅藻、粒度、磁化率、元素地球化学等多指标记录与区域发展和监测资料相结合，重建百年来西凉湖和斧头湖在不同程度人类活动影响下的生态系统演变轨迹。 结果表明:1）20世纪40年代之前，两湖呈现水体清澈，营养水平较低，水生植物较少等生态环境稳定的状态;之后，由于两湖分隔，以流域土地利用方式改变为主的人类活动逐渐改变了湖泊生态系统结构，两湖水体逐渐富营养化，水生植被增多。由于流域人类活动强度上的差异，营养输入较少的西凉湖富营养化发展速度较慢并维持住了沉水植被发育，湖泊水体呈现清水态;而斧头湖由于长期承接更多主城区的污水，沉水植被大量消失，最终在高强度的外应力下转变为以浮游藻类为主的浊水态。2）两湖水生植被的变化不仅改变了硅藻群落的组成，也改变了湖泊的水体环境，影响了湖泊中元素地球化学的循环，造成碳酸盐大量累积，同时也稀释了沉积物中其余金属元素的含量，这可能会增加富营养化的草型湖泊西凉湖内源释放的风险。随着富营养化的进一步加剧，碳酸盐沉降由沉水植被主导逐渐转变为浮游藻类主导，同时协同磷酸盐共同沉淀以降低水体中过高的营养物质含量，可能是藻型湖泊对于水体富营养化的负反馈调节作用。3）西凉湖和斧头湖富营养化过程中，由于营养水平的提高西凉湖硅藻群落于1944年发生突变，同时硅藻群落组成发生明显更替，由浮游类型逐渐向底栖附生类型演替。同样受到人类活动的影响，斧头湖生态系统状态于1946年后呈现线性变化，长期高强度的营养输入最终使得斧头湖生态系统发生草藻状态转换。虽然硅藻群落组成虽然一直以浮游类型为主，但底栖附生类型的相对丰度经历了先增加后减少的明显变化。
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