专栏名称: 生命的智慧
华东师范大学课程《海洋与生命》《水生生物学》《动物学》和《水生生物学原理与进展》师生们的学习感悟。
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Nature | 全球湖泊浮游植物水华持续增强?

生命的智慧  · 公众号  ·  · 2025-01-09 22:01

主要观点总结

文章分享了水生生物研究与进展的文献,介绍了全球湖泊浮游植物水华的情况。自1980年以来,全球湖泊浮游植物水华持续增强,对公共健康和生态系统服务产生了广泛影响。文章主要研究了全球76个大型湖泊在1984年至2012年间的夏季近表层浮游植物水华的长期趋势,并得出了一些重要结论。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

浮游植物水华对全球公共健康和生态系统服务产生了广泛影响,当水华强度过高或存在产生毒素的浮游植物物种时,其有害效应尤为显著。虽然已知营养盐负荷是驱动浮游植物水华的主要因素,但全球水华条件的变化程度以及驱动这些变化的具体因素仍不确定。

关键观点2: 主要研究结果

自1980年以来,超过三分之二的湖泊(n=48)夏季浮游植物水华强度增加,全球范围内湖泊水华条件普遍恶化。浮游植物水华变化遵循四条典型历史路径,其中恶化路径中的湖泊表现出水华强度的持续上升趋势。

关键观点3: 湖泊水华强度与气候因素的关系

温度与湖泊水华强度变化有一定关系,但这一关系在不同湖泊中存在差异。在持续改善的湖泊中,湖泊温度的相对稳定或下降可能是水华强度减少的一个有利因素。然而,在不同气候带的湖泊中,气候变化对水华强度的影响可能存在区域差异性。

关键观点4: 研究的局限性和未来研究方向

文章主要关注了全球范围内湖泊浮游植物水华的变化趋势和驱动因素,但并未深入探讨不同地区湖泊水华强度的差异情况。未来的研究可以关注不同区域湖泊水华对气候变化的响应差异。


正文



水生生物研究与进展Nature文献分享

自1980以来,全球湖泊浮游植物水华持续增强!

链接:https://www.nature.com/articles/s41586-019-1648-7

【研究背景】

浮游植物水华对全球的公共健康和生态系统服务产生了广泛的影响。当水华强度过高或存在产生毒素的浮游植物物种时,其有害效应尤为显著。尽管已知营养盐负荷是驱动浮游植物水华的主要因素,但 全球水华条件的变化程度以及在多种相互作用的压力因素中驱动这些变化的具体因素仍不确定

【科学问题】

1. 全球湖泊浮游植物水华强度的变化趋势是怎样的?

2. 水华强度变化的驱动因素有哪些?


【研究方法】

文章通过利用Landsat 5卫星的高分辨率影像数据,研究了全球76个大型湖泊在1984年至2012年间的夏季近表层浮游植物水华的长期趋势,具体研究方法如图所示:


【主要研究结果】

01

自1980年以来,超过三分之二湖泊(n=48)的夏季浮游植物水华强度增加。

图1 全球湖泊在1984年至2012年期间夏季峰值水华强度的变化趋势(通过颜色和符号表示每个湖泊的水华强度是增加(红色)还是减少(蓝色),以及这种变化趋势是否具有统计显著性(P < 0.1用三角形表示,P > 0.1用圆圈表示))


由图1可知,在研究的湖泊中,大多数湖泊(68%)的夏季峰值水华强度呈 增加趋势 ,而只有少数湖泊(8%)表现出显著的减少趋势。表明全球范围内湖泊水华条件普遍 恶化

02

浮游植物水华变化遵循"改善"、"先改善后恶化"、"恶化"和"无显著趋势" 4条路径

图2 湖泊水华强度随时间变化的四种典型历史路径以及这些路径在全球的分布情况(a-d 湖泊按历史路径分类的时间序列图。灰色线条表示每个湖泊的水华强度5年平均值,彩色线条表示各路径湖泊的平均值;e 四种路径在全球湖泊中的分布情况)


由图2可知,改善路径下的湖泊是很少的(n=6);恶化路径中有18个湖泊符合这一路径。这些湖泊表现出水华强度的 持续上升趋势 ,且这种上升趋势在大多数情况下具有统计显著性(P < 0.1)并可以看出水华强度的增加主要发生在研究时段的后半段(1998-2012)。

03

温度在一定程度上可以解释处于改善路径的湖泊水华变化趋势,但这一结论无法推广到全球所有湖泊。

图3 湖泊水华状况与湖泊温度变化之间的关系


由图3可知,水华状况改善的湖泊(紫色箱型图)水温变化趋势普遍较低,甚至有部分湖泊出现了降温趋势。表明在水华状况持续改善的湖泊中, 湖泊温度的相对稳定或下降 可能是其水华强度减少的一个有利因素。

图4 湖泊水华强度变化与温度、降水和化肥使用之间的关系(a-d 遵循“持续改善”路径的湖泊;e-h 遵循“恶化”路径的湖泊,通过线条的粗细表示相关性。较粗的线条表示相关性显著)

由图4可知,在水华状况改善的湖泊中,温度与水花强度的相关性较弱(尤其是图4(d)),降水和化肥使用的变化也与水华强度的相关性较弱或不显著;在水花状况恶化 湖泊中, 温度变化 与水华强度的相关性较强。 降水和化肥使用 的变化与水华强度的相关性也较为明显。

【总结】

该研究提供了自1980年以来湖泊近地表浮游植物水华趋势的全球视 。结果发现:

(1)全球范围内浮游植物水华发生和强度增加,强调了长期表现出水华强度下降的湖泊是罕见的。

(2)持续降低的水华强度更可能发生在增温较小或无增温的湖泊中,表明湖泊温度的升高可能会阻碍环境的恢复。

【个人思考】

1. 文章通过运用Landsat 5卫星提供的高分辨率影像数据,对全球76个大型湖泊在1984年至2012年期间夏季近表层浮游植物水华的长期趋势进行了研究。 该研究在时间尺度和空间尺度上均具有较大的跨度 ,为深入探究水华强度的变化提供了一个宏观视角。







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