浮叶植物菱种群扩张的生态效应

第12期浮叶植物菱种群扩张的生态效应李锐，田昆(西南林业大学国家高原湿地研究中心，云南昆明650224)摘要：阐述了湖泊富营养化加剧造成水生植物演替的进程中，浅水区域沼泽化导致浮叶植物繁茂生长和扩张的机理。探讨了浮叶植物菱种群快速扩张所带来的生态效应，为富营养化湖泊菱种群扩张管理和沉水植物的恢复提供参考。关键词：浮叶植物；菱种群；扩张机理中图分类号：$682文献标识码：A文章编号：1674—9944(2017)12-0158021引言随着社会经济的发展，工业化和城市化的不断提高，外污染源被人类大量排进湖泊，造成湖泊的富营养化，随着湖泊富营养化的加剧，水质进一步恶化，会造成水生植被群落的结构改变，Egertson等口研究发现，富营养化的进程会导致湖泊浅水区域以优势的沉水植物逐渐衰退并伴随浮叶植物菱的繁茂生长，菱繁茂生长对湖泊生态系统的作用如何?即是本论文的讨论重点。通过总结富营养化湖泊水生植物演替和浮叶植物菱种群扩张的相关研究，探讨了菱种群扩张的生态效应，以期为湖泊生态系统菱的合理管理提供参考。2湖泊富营养化与水生植物演替湖泊富营养化是指湖泊水体中接纳大量输入氮、磷等营养物质，超过其生态系统的自净能力和自我调节能力，并且浮游植物大量繁殖，水体溶解氧浓度以及透明度大大降低，水生植物尤其是沉水植物退化消失，生态系统的结构和功能破坏，从而导致水质恶化、鱼类及其他水生生物大量死亡的生态系统灾变的现象或过程口一。湖泊富营养化是一个极为缓慢的过程，一般的贫营养湖泊营养物质的积累需要几十年甚至上百年时间才能转变为富营养化湖泊。但如今随着人类生产和生活对湖泊强烈干扰，外污染源的大量持续输入，这些污染物质一部分被水生植物吸收，一部分停留于湖泊水体中，造成了水体的富营养化和生态系统的改变。湖泊外污染源的不断供给，造成湖泊富营养化的持续加剧，水生植物的生长和发育受限，尤其是沉水植物的生长，严重时可导致其衰亡甚至消失。根据Wetzel研究的结果可知，寡营养级湖泊由于水体营养物质含量较低，并不足以支持水生植物生长，因此初级生产力十分低。随着水体营养物质浓度的升高，湖泊营养水平的提高，沉水植物由于较好生长环境条件，生物量优先增加，并成为主要的初级生产力。当湖泊达到中一富营养级的时候，挺水植物和浮叶植物的生物量开始增加，浅水区域的沼泽化由近岸向湖心蔓延，沉水植物分布面积萎缩。当湖泊处于富营养或者超富营养级，浮游植物南于水体有充足的营养物质而大量繁殖生长，并且其具有遮光作用而导致了沉水植物的衰退和消失。浮游植物、挺水植物和浮叶植物构成湖泊主要的初级生产力。近年来，随着湖泊富营养化的不断加重，越来越多的大型水生植物已经从我国的湖泊中退化甚至消失。如云南滇池是我国著名的大型高原淡水湖泊，是昆明市的重要水源地。2O世纪6O年代，滇池水质良好，水生生物物种多样性很高，水生植物多达1O0多种，而随着社会经济发展和人口的急剧膨胀，滇池的富营养化状况也日趋严重。一些敏感的水生植物群落濒临灭绝，水生植物群落的面积也急剧减少]。另一个位于云南省的著名湖泊洱海，其水体水质也面临富营养化威胁，水生植物种类减少，物种多样性及遗传多样性也在随之下降。2O世纪80年代初，黑藻(Hydrillaverticillata)是洱海的第一优势物种，而现在其优势度急剧下降，群落的结构在逐渐单一化]。所以，大型水生植物在生态系统中正面临的威胁应当得到足够的重视，通过重建水生植物群落来修复富营养化水体的研究应得到不断的深入。3湖泊富营养化浮叶植物菱种群扩张的机理3．1菱菱(Trapabispinosa)，菱科菱属为一年生浮水水生草本，为世界广布种，也是我国最常见的浮叶植物之一。菱浮水互生，根生于水下泥中，茎细长，漂浮于水面的叶呈聚生状，叶柄上短、下长，各叶片镶嵌展开在水面上，成莲盘座，俗称菱盘。花两性，白色，单生于叶腋，伸长水面；萼片4，基部合生；花瓣4，顶端2裂，雄蕊4，；子房半下位；花盘波状。坚果两侧各具一角刺。3．2湖泊富营养化浮叶植物菱种群扩张机理的探讨菱种群的快速扩张是湖泊水体富营养化加剧的生态环境变化特征之一，在许多地区已经出现菱种群快速收稿日期：201705—10作者简介：李锐(1989)，男，西南林业大学硕士研究生。通讯作者：田昆(1957)，男，教授，主要从事湿地生态、恢复生态、土壤生态及自然保护的教学和科研工作。158李锐，等：浮叶植物菱种群扩张的生态效应自然与生态扩张的现象，如太湖近10多年来，浮叶植物菱种群快速扩张，分布面积占全湖面积的16，相比以往增长了4倍]；洱海菱的分布从2000年以前全湖零星分布，到如今在北部湖湾区成密集斑块状分布和东部湖湾成片分布]。浮叶植物随湖泊营养物质不断积累而快速扩张，一方面是由于湖泊水营养水平的提高，水体和底泥中的营养水平相应升高，促进了浮叶植