在科技部重点研发、中科院先导B以及重点基金项目的共同资助下,中科院南京地理与湖泊研究所王荣副研究员等联合英国南安普顿大学通过中国湖泊硅藻数据库的研究,揭示了硅藻群落结构的时空变化规律,结果表明群落结构参数能够有效的评估人类活动胁迫下生物群落的弹性损失。研究结果以《Network Parameters quantify loss of assemblage structure in human-impacted lake ecosystems》为题发表在Global Change Biology上(论文链接:https://doi.org/10.1111/gcb.14776 )。
该研究首先从理论上阐述了硅藻网络的构建基础,以及不同类别生物群落(自组织以及顶层设计)网络结构可能表现出的网络参数变化特征(图:Theory和Application)。进而结合网络学和生态系统稳定性研究成果,将网络结构参数的变化与生态系统弹性变化相联系,在理论上确立了从群落结构变化的角度定量评价弹性的可能性(图:Application)。其次,研究团队以中国青藏高原、横断山区、长江中下游地区273个湖泊,452种硅藻为例,通过建模构建了中国主要湖区硅藻网络图谱,进而定量计算了不同空间湖泊和长时间湖泊沉积序列中硅藻群落的结构参数(偏度、聚类系数、异质性)。结构计算结果对比了主要湖泊参数,发现人类活动使得硅藻群落结构发生明显偏转,指示了人类活动强度是的生物群落远离自组织状态的事实(图:Empirical test)。这一结论在时间序列和空间湖泊中同时存在。结果同时表明,群落生物多样性由于忽略了物种间的关系,在表征生态系统响应外界压力时存在着诸多不足。
该研究为群落生态学、生态系统稳定性研究提供了新思路和新方法,发展了群落结构定量研究的新手段,拓展了古生态数据的应用范畴。研究得出的指标体系有望成为湖泊生态质量和生态健康评价指标体系的一部分,填补目前指标体系的不足。