豐茂的沉水植物不但可以凈化水質，還為其他眾多水生動物提供繁育棲息場所和食物，從而構建了健康湖泊生態系統。淺水湖泊的穩態轉換理論(alternative states)描述了富營養化湖泊在宏觀上可呈現的清水態和濁水態，但其演變過程的機理并不清晰，特別是受損湖泊的水生態恢復效果對污染負荷消減量呈現嚴重滯后響應的原因，并不十分清楚。在受損湖泊中，沉水植物衰退往往導致水質惡化和藻類水華。因此，重建沉水植被是恢復健康水生態系統和維持清水狀態的關鍵。但在湖泊治理實踐中，重建沉水植被成敗參半，其機理尚未明晰。
在受損湖泊中，浮游-底棲食性魚類數量多，底層魚類擾動可導致底泥營養釋放和水體渾濁，并對浮游植物、沉水植物及其附著藻類造成不等同的影響。營養可促進植物及藻類生長，但水體渾濁引起光照減弱又抑制植物及藻類生長。此外，沉水植物為附著藻類生長提供固著基質，而螺類可刮食植物葉片的附著藻類，植物—螺類—附著藻類存在依存關系。
在由底層魚類、螺類、沉水植物、浮游植物和附著藻類所構建的復雜系統中，究竟哪些因素或過程起到重要作用?中國科學院水生生物研究所研究員曹特團隊最近的研究揭示了底層魚類對湖泊生態系統的影響機制。
本研究設置了底層魚類(泥鰍)、螺類(蘿卜螺)和沉水植物(苦草)三因素的兩水平(有VS無)全交叉實驗，分別衡量單因素及其交叉影響。結果表明，底層魚類是負面影響水質的首要因素，沉水植物可改善水質。底層魚類增加了總氮(TN)、顆粒性總氮(PTN)、總磷(TP)和顆粒性總磷(PTP)濃度，但降低了正磷(PO4-P)濃度。苦草降低了水體中TN，PTN，NH4-N，TP和PTP濃度。底層魚類使水體光衰減系數增加，沉水植物使其降低。
此外，底層魚類顯著性地促進浮游植物和附著藻生長，抑制了沉水植物生長。沉水植物與浮游植物的生物量，沉水植物與附著藻的生物量，附著藻生物量與螺豐度均存在顯著性負相關。
底層魚類促進浮游植物和附著藻類生長從而對沉水植物生長不利;螺類可刮食植物葉片的附著藻類而利于沉水植物生長，但仍不足以抵消底棲魚類對其負面影響。
該結果對湖泊治理具有指導意義，表明底層魚類對水質改善和沉水植物恢復不利;螺類雖然能部分控制附著藻類，但仍難以抵消底層魚類的全部負面影響;沉水植物亦僅能部分改善水質。
當前，我國正在實施長江大保護和十年禁漁，污染負荷消減、水質改善、魚類管理和水生態恢復是相關重要內容，尚存諸多未解之機理。在受損湖泊的水生態系統重建方面，人們慣性地依從穩態轉換理論的反向過程來思考湖泊修復所面臨的問題，把水質置于核心考量，并嘗試建立水質與污染物消減、水質與水生態系統響應的直接關系。但是，本研究結果表明，水生態系統中多要素緊密關聯，其中底層魚類擾動主導了整個系統的基本狀態及各要素的關聯性，今后應更加注重魚類、水生植物和螺類的相關研究和應用。
本研究在Journal of Environmental Management上發表，得到國家自然科學基金等的資助。
關鍵詞： 魚類 湖泊清水重建機理研究 沉水植物 凈化水質
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