湖泊营养盐富集如何削弱食物网稳定性?
全球变化背景下,营养盐富集等导致的湖泊富营养化问题日趋严重。营养盐富集不仅改变生物群落组成,还对生态系统的功能及其稳定性产生重要影响。然而,湖泊营养盐富集对湖泊食物网(多营养级系统)稳定性的影响路径,至今仍缺乏明确的机制解析。
针对上述问题,中国科学院南京地理与湖泊研究所周礼斌副研究员等将传统的生物多样性-稳定性研究框架拓展至多营养级系统,通过将多营养级稳定性分解为营养级内稳定性和跨营养级异步性两个关键组分,构建稳定性变化从物种种群到单营养级群落,再到多营养级食物网的传递路径(图1)。在此基础上,结合太湖32个站点10年(2013–2022年)浮游生物时间序列数据及横跨欧亚北美的30个独立湖泊时间序列数据集,系统检验了湖泊总磷(TP)浓度变化如何通过物种种群、单营养级群落影响整个食物网的稳定性。

图1. 多营养级稳定性分解理论框架
研究结果表明,对于两个数据集,TP升高均降低多营养级整体的稳定性(图2)。这一去稳定化作用主要源于营养级内稳定性的下降:TP通过直接降低两个营养级内的种群异步性,削弱了物种间的补偿动态。此外,TP还通过直接及间接(经由多样性变化)促进浮游植物生物量增加,强化自下而上的营养耦合,从而降低跨营养级异步性,使生产者与消费者动态趋于同步,进一步放大了多营养级群落整体波动,这一路径在太湖中尤为显著。研究还发现,水温是独立的去稳定化驱动因素,通过直接降低两个营养级的种群稳定性来削弱营养级内稳定性。

图2. 总磷浓度与多营养级稳定性、营养级稳定性、营养级异步性之间的关系(蓝色点为太湖,红色点为30个独立湖泊)
上述研究近期发表于英国生态学会期刊Functional Ecology。中国科学院南京地理与湖泊研究所周礼斌副研究员为第一作者,邢鹏研究员、毛志刚副研究员、吴庆龙研究员为共同通讯作者。
文章信息:Zhou, L., Wang, S., Yang, Q., Hong, P., Zhang, Y., Liang, M., Xing, P.*, Mao, Z.*, Li, B., Jeppesen, E., Søndergaard, M., Johansson, L. S., Wu, Q.* (2026). Nutrient enrichment destabilizes aquatic food webs through synchronization within and across trophic levels. Functional Ecology. Doi: 10.1111/1365-2435.70380.
