专栏名称: Carbon Research
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Carbon Research | 基于集合群落理论的水生态系统健康评价:从理论到实践

Carbon Research  · 公众号  ·  · 2025-02-12 12:00

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摘要

随着全球水生态系统面临的挑战日益复杂,传统的评估方法已难以满足流域管理和生态保护的需求。本研究系统回顾了中国水生态系统健康评估的发展历程,指出现有评估体系存在过分强调物种分类多样性、忽视生物群落对多重胁迫的非线性响应、缺乏对生态过程机制的考虑等局限性。基于此,提出了以集合群落理论为基础的新型评估框架。该框架强调:(1)评估指标应同时纳入生物和环境因子,全面考虑物种组成、功能性状和食物网结构;(2)研究区域应针对具有差异性和相似性的跨流域尺度,揭示不同生境下群落的动态网络特征;(3)监测评估技术应充分利用高通量测序、环境DNA和人工智能等先进手段,获取多尺度高分辨率时空数据。这一框架的建立将推动中国流域生态评估从静态、零散的定量分析向动态、整体的时空网络分析转变,为流域生态保护提供理论指导和实践支撑。


亮点
  • 首次提出以集合群落理论构建水生态评估框架,突破传统单因子评价局限。
  • 强调跨流域尺度研究,创新性整合物种组成、功能性状和食物网结构的多维评价体系。
  • 通过高通量测序、环境DNA和遥感监测等手段,实现生态系统非线性响应的动态预警与管理。

要点图例

图1 基于集合群落理论的水生态评估框架:数据收集(a);生物评估(b);管理目标(c)

结论

  • 基于集合群落理论构建的跨尺度水生态评估新框架,通过整合生物-环境多维指标和新型监测技术,可实现水生态系统健康状况的动态预警和精准管理。

  • 该理论框架在黄河、长江等重要流域的水生态案例研究中得到验证,为跨流域生态评估与生物多样性保护提供了新视角。


作者简介
第一作者 & 通讯作者 金小伟 ,中国环境监测总站教授级高工,博士生导师。主要从事流域水生态系统完整性评估与诊断,污染物区域生态风险评价理论与方法研究。主持国家优秀青年基金、国家重点研发计划等项目/课题20余项。相关成果在Science, Communications Earth & Environment,Environ. Sci. Technol.等期刊发表论文130余篇,编写行业标准规范、政策建议10余项。
通讯作者:吴丰昌 中国工程院院士,中国环境科学研究院研究员,博士生导师,环境基准与风险评估国家重点实验室主任。先后获全国五一劳动奖章、第二届全国创新争先奖,何梁何利科学与技术进步奖、国际环境毒理与环境化学学会政府服务奖等国际科技奖励。担任“十三五”国家水体污染控制与治理科技重大专项技术总师,科技部重点领域创新团队和国家自然基金委创新研究群体学术带头人。
赞助基金项目: 国家自然科学基金 (No. 42322710);国家重点研发计划 (2021YFC3200105, 2021YFC3201001); 黄河流域生态保护和高质量发展研究课题 (No. 2022-YRUC-01-0101)。
文章链接: https://doi.org/10.1007/s44246-024-00183-4




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