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。

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。

为探讨不同光照周期对中国鲎(Tachypleus tridentatus) 2龄稚鲎摄食节律的影响并分析其消化道排空特征, 本研究通过设置一昼夜8个观测时间段为8个处理组(每日各处理组投喂1次), 基于消化道内容物饱满变化分析中国鲎2龄稚鲎的昼夜摄食节律及不同光照条件(自然光照、全光照、全黑暗)对其摄食规律的影响, 并探讨饱食后24h内的消化道排空特征。结果显示, 无论是投饵3h后或是6h后不同光照周期条件下2龄稚鲎8个时间段平均饱食指数均无显著差异; 而在投饵3h后, 自然光照周期下夜晚平均饱食指数显著大于白天, 而全光照周期组和全黑暗周期组尚未表现昼夜差异; 在投饵6h后, 在3种光照周期下, 其夜间平均摄食饱食指数均显著高于白天。在投饵3h后, 自然光照周期下2龄稚鲎摄食高峰在夜间(21:00—翌日06:00), 全光照周期下和全黑暗周期下则无昼夜摄食节律; 而在投饵6h后, 全光照和全黑暗周期条件下均具有明显的摄食节律, 摄食高峰分别出现在21:00至翌日09:00和21:00—翌日06:00。大部分2龄稚鲎在投饵3h内已达一定摄食量, 与摄食6h后无太大差异。此外, 在饱食后, 初次摄食2龄稚鲎在14.7h 消化道排空率达50%, 80%消化道排空率需要时间为27.1h; 非初次摄食2龄稚鲎在8.8h消化道排空率达到50%, 在16.3h消化道排空率达到80%。研究表明, 中国鲎2龄稚鲎具有明显的昼夜摄食节律, 偏好夜间摄食, 该节律受光照周期影响较小; 2龄稚鲎消化道排空方式呈先快后慢型, 初次摄食后其消化道排空较慢, 非初次摄食经一昼夜后消化道接近完全排空。因此, 本研究建议在稚鲎人工培育过程中保持正常自然光照周期、在傍晚以后每天至少投喂1次为宜, 且在其摄食初期可适当延长投喂间隔。本研究结果可为中国鲎幼体人工培育投饵策略提供理论依据。

为掌握禁捕初期徽水河中游及支流水系鱼类群落多样性特征及年际变化, 于2021—2023年连续3年开展鱼类资源调查, 共采集鱼类59种, 隶属于7目12科40属, 其中鲤科(Cyprinidae)鱼类占绝对优势, 其物种数占比为67.80%, 数量及生物量占比依次为89.22%和91.65%; 生态类型以底栖生活、杂食性和产沉性卵鱼类占优, 物种数占比依次为55.93%、55.93%和44.07%。年际特征显示, 鱼类物种数变幅为35—47种, 其中共有优势种为宽鳍鱲和条纹光唇鱼; Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数总体均呈波动上升趋势, 变幅依次为4.18—5.34、1.97—2.37、0.55—0.62; Simpson指数则呈下降趋势, 变幅为0.19—0.31。丰度−生物量曲线分析表明, 鱼类群落受干扰程度总体呈下降趋势。聚类分析显示, 时间上2021年春、夏、冬季群落结构相似, 2022年冬季和2023年冬季群落结构相似, 其他时间聚为一类, 表明恢复进程具有显著的阶段性特征, 恢复初期(2021年)的响应模式具有独特性。空间上干流和支流总体上各自聚为一类, 说明由基础生境特征驱动的群落差异仍然存在并占主导地位。整体来看, 群落结构恢复在时间动态下受生境条件、季节差异多因子共同驱动, 呈现阶段性、空间异质性等生态响应特征。本研究揭示了禁捕初期徽水河中游及支流水系鱼类群落特征及多样性变动趋势, 为支撑禁捕效果评估和水生生物资源科学管护提供了依据。

为探究益生菌−微藻协同作用对罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)幼体育苗的影响, 本研究选取雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)和波吉卵囊藻(Oocystis borgei), 分别与丁酸梭菌(Clostridium butyricum)和乳酸菌(Lactobacillus)组合处理, 系统评估不同菌−藻组合对幼体存活、生长发育、水质和生理指标的影响。结果表明, 卵囊藻+乳酸菌处理的存活率最高(85.8%), 显著高于对照组(50.2%; P<0.05); 卵囊藻+丁酸梭菌组合则在促进幼体生长和发育中表现最优。两种微藻在水质调控呈现功能分工: 雨生红球藻在氮素去除上优势显著, 卵囊藻则在降低有机物负荷(COD_Cr)方面效果最佳。生理指标分析显示, 菌−藻组合能有效缓解幼体氧化应激, 丙二醛(MDA)含量较对照组降低68.3%—87.3% (P<0.05), 其中雨生红球藻+丁酸梭菌组合在抗氧化、免疫和消化功能上综合表现最佳。多元逐步回归分析显示, 总无机氮(TIN)和MDA是影响幼体存活率的关键驱动因子, 可解释61.0%的存活率变异。研究揭示了菌−藻协同通过营养盐循环与生理调节提升育苗效能的潜在机制, 为甲壳类幼体培育的微生态干预提供了理论依据与技术参考。

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。

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。

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。

为解析洱海水环境的时空变化特征, 本研究基于2017—2024年洱海北、中、南三区湖心及对应湖湾(沙坪湾、挖色湾、向阳湾)季度监测的19项水体理化指标, 分区域构建了整体、年度和季度尺度的水质相关性网络。结果表明: (1)洱海湖心水质网络较湖湾更松散、简单, 这一低连通、高模块化的结构可把污染等扰动局域化, 从而赋予其更高的抵抗力; 而湖湾网络复杂、连接冗余, 在外部扰动下更易发生连锁波动, 抵抗力相对较弱。(2)湖心区水质网络以TN、TP、SD和Chl.a为核心节点, 其中TP是共有的关键驱动因子, 对其调控可产生高效的杠杆效应。湖湾水质指标虽连接数多, 但关键节点少, 对扰动的缓冲更依赖随机连通路径, 稳定性相对较低。(3)湖湾区水质网络结构呈季节性演变, 由春季至冬季逐渐复杂紧密, 这可能受降雨径流与水生植物季节波动等的共同驱动。因此, 通过调控湖湾水生植物群落, 有望局部降低网络密度、提升模块化, 进而为全湖水质网络的简化与稳态维持提供一种关键驱动途径。本研究将网络稳定性框架引入高原湖泊水质评价, 所提出的“水质网络结构特征”可为洱海分区治理提供新的预警指标(如模块度与密度), 并指明通过削减外源负荷与调控水生植被驱动网络向更优构型转变的精准治理路径。