CAJ | 학술논문

与陆地生态系统相比,水生生态系统对全球气候变暖的响应敏感而脆弱.鄱阳湖是我国最大面积的淡水湖泊,近年来湖泊水位下降、湖床干涸频发,发生了一系列水生态灾害事件以及生态系统的退化,但气候变化对湖泊生态灾害发生和生态系统退化的过程和机制目前还不清楚.本文基于Lotka-Volterra动力模型的原理和结构,首先构建湖泊初级生产者浮游植物(藻)与高等水生植物(草)的竞争模式,其次构建初级生产者草、藻与顶级猎食者鱼的捕食模式,最后利用气候-湖泊水量与生态因子的物质传递原理,构成气候与生态的动力方程组,设置现代和历史不同时期的试验方案进行数值模拟研究.模拟结果表明,鄱阳湖藻、草、鱼生物群落在各自的环境容纳量、增长率和相互依存/抑制关系下,年内和年际生物量变化构成了稳定和准循环系统(试验Ⅰ).在湖泊水量与生态因子相互作用中,水量生态效应可保持生态系统的动态平衡(试验Ⅱ).应用到过去1000年湖泊生态系统中,模拟发现在气候-水量变化的边界条件下,湖泊生物量增加和减退的速度不对称(试验Ⅲ).水量的反馈可使增加阶段的生物量速度减缓、使衰减阶段的速度加速,从而量化了气候水量变化在生态系统中的负反馈效应.设置小冰期气候的试验Ⅳ模拟表明,在流域降水减少19％、湖泊面积减少33％和湖泊水量减少7％的状况下,湖泊生态系统在600 ～700个月内振荡并衰退.当这个极端气候持续600个月以上,水生群落系统全面崩溃.小冰期中鄱阳湖的沙生和旱生植被替代水生和湿生植被的沉积孢粉证据验证了这个模拟,表明在极端干旱条件下,边界条件变化显著超过了生态系统的应对能力,湖泊生态系统在长期震荡后崩溃.
여륙지생태계통상비,수생생태계통대전구기후변난적향응민감이취약.파양호시아국최대면적적담수호박,근년래호박수위하강、호상간학빈발,발생료일계렬수생태재해사건이급생태계통적퇴화,단기후변화대호박생태재해발생화생태계통퇴화적과정화궤제목전환불청초.본문기우Lotka-Volterra동력모형적원리화결구,수선구건호박초급생산자부유식물(조)여고등수생식물(초)적경쟁모식,기차구건초급생산자초、조여정급작식자어적포식모식,최후이용기후-호박수량여생태인자적물질전체원리,구성기후여생태적동력방정조,설치현대화역사불동시기적시험방안진행수치모의연구.모의결과표명,파양호조、초、어생물군락재각자적배경용납량、증장솔화상호의존/억제관계하,년내화년제생물량변화구성료은정화준순배계통(시험Ⅰ).재호박수량여생태인자상호작용중,수량생태효응가보지생태계통적동태평형(시험Ⅱ).응용도과거1000년호박생태계통중,모의발현재기후-수량변화적변계조건하,호박생물량증가화감퇴적속도불대칭(시험Ⅲ).수량적반궤가사증가계단적생물량속도감완、사쇠감계단적속도가속,종이양화료기후수량변화재생태계통중적부반궤효응.설치소빙기기후적시험Ⅳ모의표명,재류역강수감소19％、호박면적감소33％화호박수량감소7％적상황하,호박생태계통재600 ～700개월내진탕병쇠퇴.당저개겁단기후지속600개월이상,수생군락계통전면붕궤.소빙기중파양호적사생화한생식피체대수생화습생식피적침적포분증거험증료저개모의,표명재겁단간한조건하,변계조건변화현저초과료생태계통적응대능력,호박생태계통재장기진탕후붕궤.