为探究营养来源对高原湖泊大型底栖动物群落β多样性格局的影响, 在2022—2024年间干季和湿季对扎陵湖、鄂陵湖流域开展了大型底栖动物及其营养来源的定量调查。共鉴定大型底栖动物8纲39科108属种, 总体来看, 湖泊类型、生境类型、季节单独及交互作用对底栖动物种类数的影响均不显著(P>0.05)。群落整体β多样性较高, 且主要由周转组分驱动。通过水体指标(叶绿素a、浮游植物、营养盐)与集水区特征(植被覆盖率、海拔高差、降水)量化内外源营养, 其中叶绿素a浓度湿季显著高于干季(P<0.001), 湖滨带植被覆盖率显著高于河流区(P<0.01)。随机森林分析表明, 营养源对底栖动物的影响具有生境与季节特异性, 外源输入在湿季河流区及湖滨带的重要性高于内源因子; 而干季湖滨带中, 叶绿素a和总磷等内源因子重要性显著上升, 呈现内外源共同驱动格局。总β多样性及周转组分对外源因子响应更为敏感, 湿季河流区嵌套组分也对内源因子表现出一定响应。研究成果为高原湖泊的生态管理提供基础科学支撑。

为探索电鳗(Electrophorus electricus)高效的水下探测与攻击机制, 本文研究了电鳗在不同行为意图下的应对策略及放电规律, 构建了专门的测试场景, 通过整合图像行为记录、数据采集与生物电场仿真, 系统分析了电鳗攻击/防御姿态与放电逻辑的关联及其对应的电器官放电特征。并从电场−电路协同的角度揭示了蜷曲攻击的优势, 通过仿真分析得到其能够将猎物受到的电压提高3倍以上。基于触碰实验, 本文揭示了一种深水环境下通过双/三脉冲进行防御的被动防御机制。通过比较主动与被动防御在行为表现和放电模式上的核心差异, 本研究得到主动防御适用于浅水环境, 而被动防御适用于深水环境这一结论, 为理解电鳗的不同生物行为提供了更完整的理论框架。

本研究以繁殖期的高体鳑鲏(Rhodeus ocellatus)为对象, 考察了能量代谢、个性特征与社群等级之间的关联, 并进一步分析了性别对上述关联的影响。结果发现: 雄性高体鳑鲏的标准代谢率(SMR)、最大代谢率(MMR)与有氧代谢范围(AS)均显著高于雌性个体(P<0.05), 表明雄性高体鳑鲏具备更强的代谢潜能。雄性高体鳑鲏更强的代谢能力可能与其在繁殖期需执行各种高耗能活动有关。雌性个体的SMR与MMR及AS正相关(P<0.05); 雄性个体的SMR与活跃性正相关, 且MMR、AS均与攻击性呈显著正相关(P<0.05)。能量代谢与个性特征的关联存在显著的性别二态性, 这种差异可能源于两性在繁殖期面临不同的选择压力与行为适应策略。此外, 两种性别的个体均表现为仅活跃性与社群等级呈显著正相关(P<0.05), 而代谢率与社群等级不相关。结果提示, 高体鳑鲏社群等级的形成更依赖于行为特征而非代谢水平, 性别差异影响高体鳑鲏能量代谢与个性特征的关联, 但对其社群等级的决定机制无影响。

本研究针对南水北调东线工程山东境内的东湖水库、大屯水库和双王城水库, 开展了浮游植物群落结构、优势种生态位特征及种间联结性的研究。调查期间共发现8门59属116种浮游植物, 其中蓝藻门、绿藻门和硅藻门为主要类群。水库中浮游植物群落呈现明显的季节演替规律, 即春季为硅藻−金藻共优势; 夏季和秋季演替为蓝藻门占绝对优势, 其中微囊藻(Microcystis spp)、湖生假鱼腥藻(Pseudanabaena limnetica)、拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)等有害水华蓝藻为优势种; 冬季则呈现蓝藻−硅藻共优势格局, 湖生假鱼腥藻细胞密度高达7.17×10⁶ cells/L。生态位分析表明, 蓝藻门优势种平均生态位宽度(B_i)在夏、秋季分别增长了77.3%和34.0%, 这表明它们在夏、秋季显著扩张。生态位重叠季节变化显示, 春季绿藻门和硅藻门处于发展阶段; 夏、秋季蓝藻门优势种生态位重叠(ΔSO_ij)持续增长至77.8%, 但秋季蓝藻门资源竞争力相对于夏季逐渐减弱。种间联结性分析发现, 春夏季总体呈不显著负关联, 秋季转为蓝藻门与绿藻门间显著正关联, 这种显著正关联体现了物种间的功能互补与生态位分化。在924个优势种对中, 57.47%存在显著联结性, 其中极显著负关联高达506对, 反映群落整体处于高强度竞争状态。基于上述研究结果, 建议将正关联种对增加伴随高生态位重叠的现象作为水华预警指标纳入风险管理体系, 为保障饮用水安全提供科学依据。

本文章对某养殖水−生物系统中16种多环芳烃(PAHs)的污染特征、生态环境风险和人体健康风险进行了研究。结果显示, 16种PAHs (∑PAHs)在养殖水体中的总浓度为44.62—350.46 ng/L且全部有检出, 其中单体萘(Naphthalene)、菲(Phenanthrene)、苯并[a]蒽(Benzo[a]anthracene)、芘(Pyrene)、屈(Chrysene)、荧蒽(Fluoranthene)、苊(Acenaphthene)为主要污染物。通过特征比值法开展污染源解析, 分析显示养殖水体PAHs来源于石油源和混合燃烧源; 16种PAHs在不同阶段中的对虾肌肉中的总浓度为0.34—208.37 μg/kg (干重, dw), 其中12种PAHs的单体被检出, 生物样本中低环多环芳烃(LMW PAHs)占总PAHs的85.26%, 证实LMW PAHs是主要污染组分。检测数据显示, 对虾肌肉终生致癌风险值为1.08×10^–11—2.02×10^–8, 低于USEPA风险阈值1×10^–6, 证实其食用致癌风险处于国际公认的安全阈值范围内, 符合可控风险标准。

为探究禁渔后三峡库区库尾食物网结构变化趋势, 本研究围绕三峡库区库尾两个典型江段, 通过整合碳、氮稳定同位素、贝叶斯混合模型与食物网拓扑分析等方法, 系统解析了禁渔前后鱼类群落食物网结构的时空响应。研究发现, 尽管禁渔后两江段的物种丰富度均得到恢复(物种数均增至36种), 但其食物网的结构调整呈现出两种不同模式。下游江段的食物网趋向垂直深化: 其连接度(0.085降至0.070)与泛化指数(2.55降至2.44)下降, 表明营养关系更专化; 而δ¹⁵N跨度增加(食物链拉长)且杂食性比例显著上升(58.3%增至65.5%), 指向由顶级捕食者恢复驱动的食物网恢复模式。相反, 上游江段的食物网连接度(0.070增至0.077)与泛化指数(2.21增至2.69)增加, 表明物种间联系更普遍; 但δ¹⁵N跨度压缩(食物链缩短)且杂食性比例大幅下降(65.4%降至55.2%), 同时关键捕食者翘嘴鲌的鱼类食源占比下降(78.9%降至64.9%), 共同指向由低营养级资源驱动的结构调整恢复模式。结果表明, 禁渔后河流的生态恢复并非单一模式, 而可能是一个受局部生境影响的异质性过程。这些发现凸显了在生态恢复过程中关注食物网功能的重要性, 可为长江流域实施空间差异化的适应性管理策略提供关键科学依据。

生态围隔技术作为河湖水体原位修复的重要手段, 通过物理隔离、化学调控与生物强化等多重机制, 有效抑制污染物扩散, 改善水体环境, 提升河湖生态系统稳定性。本文综述了生态围隔技术的作用机理、类型及其在河湖生态修复与保护中的应用成效, 基于文献综述内容提出了生态围隔技术现存的缺陷和问题, 同时对生态围隔在基础研究和工程应用方面的未来发展方向进行展望。生态围隔技术应重点关注围隔关键部件的新材料和新技术研发, 同时优化围隔构建方式, 确保围隔的长期稳定性和有效性。另外, 在研究和工程应用领域引入系统化数值模拟手段, 预测和评估围隔的耐久性与生态影响, 推动围隔结构向模块化、智能化发展。最终在降低管理运维成本和降低生态风险的前提下实现生态围隔综合性能的提升。本研究既能为生态围隔技术在稳定性和功能性提升方面提供理论支撑, 又能为水体生态修复行业和技术人员提供技术参考, 最终推动生态围隔技术的可持续性应用。

为了解十年禁渔对鱼类群落结构及多样性影响, 本研究于2022—2024年春、秋季在长江中游枝江、监利、岳阳和黄石4个江段开展了鱼类资源调查。共调查到鱼类10目15科91种, 以鲤科鱼类最多(59种, 64.84%), 生态类型以喜湖沼型鱼类(47.25%)和杂食性鱼类(65.93%)为主。相对重要性指数(IRI)分析显示, 优势种为鲢、鳙、鳊、鲂、银鲴、蛇鮈、短颌鲚和瓦氏黄颡鱼8种, 以中大型经济鱼类为主。2024年, 长江中游监测到鱼类72种, 种类数比2022年增加10种; 单位捕捞努力量渔获量(CPUE)均值为10.40 (kg/网次), 比2022年上升11.35%; Shannon-Wiener多样性指数相对稳定(3.06—3.22)。丰度/生物量比较曲线表明长江中游鱼类群落受干扰程度较小。Cluster和NMDS的多变量分析将长江中游鱼类群落分为两个特征类群: 枝江为一类群, 监利、岳阳和黄石为另一类群。在长江实施十年禁渔后, 长江中游CPUE呈上升趋势, 四大家鱼、鳤等重要鱼类资源恢复相对较快, 禁渔取得了阶段性成效, 但多样性指数相对稳定, 物种多样性的恢复是一个长期过程。本研究结果可为科学评估禁渔效果、动态调整禁渔政策提供支撑。

本研究以菜子湖流域为研究区, 应用SWAT模型对农业非点源污染中丁草胺的迁移与输出过程进行模拟。通过模型参数率定与验证, 获得了较为可靠的模拟结果。结果表明, 丁草胺输出在时间和空间尺度上均表现出显著差异。时间上, 6—7月丁草胺输出量占全年总量的79.32%, 与5—6月施药期后夏季强降水及径流增加密切相关; 日输出量与日径流量呈显著正相关(P<0.01, r=0.632)。丰水年(如2016年)丁草胺输出量显著高于枯水年(如2018年)。空间上, 下游子流域(如13、17、19号)为主要输出区, 输出强度明显高于上游地区。在土地利用类型方面, 由于多塘系统中水体对污染物具有显著的传输和滞留作用, 子流域内水体覆盖面积对丁草胺输出具有显著影响, 而农田和林地的影响相对较小。研究结果可为菜子湖流域农业非点源污染防控及农药管理提供科学依据, 对保障流域水质安全、优化区域农药管理策略具有重要意义。

为探究鱼类个性特征与认知能力之间的关联, 本研究以喜好群居生活的德玛森小岩鲷(Chindongo demasoni)幼鱼为对象, 通过“颜色−食物奖励”的联想学习训练和测试获得其认知能力, 分析了认知能力与个性特征(活跃性、勇敢性和社会性)的关系。结果发现: (1)德玛森小岩鲷个体的活跃性与勇敢性正相关(P=0.024), 符合“行为综合征假说”(Behavioral syndromes hypothesis); (2)该鱼可通过联想学习训练建立颜色与食物奖励的关联, 选择正确率随训练天数的增加而显著提升(P<0.001); (3)该鱼个体的社会性与认知能力(联想学习测试阶段的选择正确率)呈正相关(P=0.006), 而活跃性和勇敢性则与认知表现无显著关联。社会性与认知能力的关联支持“社会脑假说”(Social brain hypothesis), 提示对于群居性鱼类而言, 处理复杂社会信息的需求可能是驱动认知演化的重要驱动力。