熊芳園,陸 穎,劉 晗,2,程 琳,吳興華,陳宇順,2,王殿常

1.中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所,淡水生態(tài)與生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430072

2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049

3.中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境工程研究中心,北京 100038

長(zhǎng)江源區(qū)位于青藏高原,其生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化十分敏感[1]。 1960—2012 年,該地區(qū)升溫速率是全球平均升溫速率的2 倍[2]。 很少有文章系統(tǒng)總結(jié)長(zhǎng)江源區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)健康相關(guān)研究的現(xiàn)狀以及未來的研究重點(diǎn)。 在此背景下,本文對(duì)長(zhǎng)江源區(qū)氣候變化、水資源和水生生物相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了綜述,并強(qiáng)調(diào)了三者之間潛在的相互作用,以及未來氣候變化對(duì)該區(qū)域水生態(tài)系統(tǒng)的影響研究的重要性,以期為長(zhǎng)江源區(qū)的生態(tài)保護(hù)提供政策性建議。

1 研究區(qū)域

長(zhǎng)江源區(qū)位于青海省南部,屬于青藏高原腹地,地 理 位 置 為 30° 00′ ～ 36° 15′ N、 89°40′～97°50′E(圖1)。 三 江 源 區(qū)(長(zhǎng) 江、黃 河、瀾 滄江)的總面積為29. 7 萬km2,其中長(zhǎng)江源區(qū)面積為12. 8 萬km2,占43. 2%。 長(zhǎng)江源由三大源頭組成,主源頭為沱沱河,南源頭為當(dāng)曲,北源頭為楚瑪爾河(圖 1)。 主源頭沱沱河全長(zhǎng)358 km,發(fā)源于格拉丹東雪山的姜根迪如冰川。其中,沱沱河與當(dāng)曲匯合處(囊極巴隴)至巴塘河匯入口的長(zhǎng)江上游干流河段為通天河干流段,全長(zhǎng)828 km[3]。 北源頭楚瑪爾河長(zhǎng)515 km,流域面積2. 08 萬km2,年徑流量5. 7 億m3。南源頭當(dāng)曲長(zhǎng)352 km,流域面積3.1 萬km2,年徑流量11.4 億m3,是長(zhǎng)江三大源流中水流量最大的河流。

圖1 長(zhǎng)江源區(qū)位置示意圖Fig.1 Location of the headwater region of the Yangtze River

長(zhǎng)江源區(qū)為典型的高原大陸性季風(fēng)氣候,有明顯的旱季和雨季。 該區(qū)域土地利用類型主要為草地、未利用土地以及水域用地,其中,高寒草甸和高寒草地是草地的主要類型[4]。 同時(shí),三江源地區(qū)擁有豐富的河流、湖泊、高山積雪和冰川資源,是重要的產(chǎn)流區(qū)和水源涵養(yǎng)區(qū),被稱為世界上最大的高山濕地生態(tài)系統(tǒng)[4]。

2 研究方法

本綜述采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法,于2021 年6 月通過ISI Web of Science 和中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行文獻(xiàn)檢索。 水生態(tài)系統(tǒng)是由水生生物群落與水環(huán)境共同構(gòu)成的具有特定結(jié)構(gòu)和功能的動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng),因此,本文利用氣溫、降水、徑流、蒸發(fā)、湖泊、河流、冰川、浮游生物、硅藻、藻類、魚類、漁業(yè)、底棲生物、大型無脊椎動(dòng)物、三江源、長(zhǎng)江源等關(guān)鍵詞,檢索數(shù)據(jù)庫(kù)中關(guān)于水生態(tài)研究的有效數(shù)據(jù)。 根據(jù)構(gòu)建本綜述所需信息的相關(guān)性,選取截至2021 年6 月的所有長(zhǎng)江源區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)文獻(xiàn)。 通過綜合分析相關(guān)文獻(xiàn),本文試圖回答以下問題:①目前針對(duì)長(zhǎng)江源區(qū)主要開展了哪些水生態(tài)相關(guān)科學(xué)研究? ②長(zhǎng)江源區(qū)氣候變化狀況如何? ③長(zhǎng)江源區(qū)水資源狀況如何? ④長(zhǎng)江源區(qū)水質(zhì)狀況如何? ⑤長(zhǎng)江源區(qū)水生生物狀況如何?⑥長(zhǎng)江源區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)健康方面目前主要有哪些研究空白? 未來的研究重點(diǎn)是什么?

3 研究結(jié)果

3.1 研究熱點(diǎn)

近幾十年來,關(guān)于長(zhǎng)江源區(qū)的出版物的數(shù)量急劇增加(圖2)。 其中,水質(zhì)方面的研究始于20世紀(jì)80 年代[5],氣候方面的科學(xué)論文自2001 年以來陸續(xù)發(fā)表[6]。 以長(zhǎng)江源區(qū)或三江源區(qū)為關(guān)鍵詞,CNKI 上的文章數(shù)量約為2 405 篇,ISI Web of Science 上的文章數(shù)量約為932 篇。 其中,近10年發(fā)表的占50% 以上,近5 年發(fā)表的占25%以上。

圖2 關(guān)于長(zhǎng)江源區(qū)的文章數(shù)量Fig.2 Number of papers about the headwater region of the Yangtze River

在這些研究中,研究主題以氣候變化為主,其次是水資源變化及草地退化。 近5 年來,越來越多的文章聚焦于冰川融化和水資源變化。 然而,對(duì)水質(zhì)和水生生物(浮游生物、大型無脊椎動(dòng)物和魚類等)的研究相對(duì)較少。

3.2 氣候變化

3.2.1 氣溫和降水

我國(guó)關(guān)于三江源區(qū)氣候變化對(duì)水文循環(huán)和水資源的影響的研究始于21 世紀(jì)初[7-23]。 由于使用了不同時(shí)段或不同氣象站的觀測(cè)資料,不同研究對(duì)長(zhǎng)江源區(qū)氣溫和降水的平均值及變化趨勢(shì)的研究結(jié)果略有差異,但大多數(shù)研究都得出了相似的結(jié)論[7-24]:1948—2019 年,長(zhǎng)江源區(qū)年平均氣溫為-5.2～-0.5 ℃,呈上升趨勢(shì),上升速率為0.2～0.5 ℃/10 a[7-24]。 其中,春季平均值為-1.2 ～-0.7 ℃,夏季平均值為3.5～9.7 ℃,秋季平均值為-3.3～-0.6 ℃,冬季平均值為-11.8～-9.5 ℃。升溫速率方面,春季為0.1～0.7 ℃/10 a,夏季為0.0～0.8 ℃/10 a,秋季為0.2～0.6 ℃/10 a,冬季為0.0～1.0 ℃/10 a[7-24]。

1948—2019 年,長(zhǎng)江源區(qū)年平均降水量為310.1～ 2 633.5 mm,夏季降水量最高(223.6～1 268.0 mm),其次為秋季(68.1～657.9 mm)、春季 ( 40.4 ～ 517.5mm ) 和 冬 季 ( 6.1～190.1 mm)[7-24]。 其中,春季和冬季的降水量有增加的趨勢(shì),增加速率分別為1.1～26.6 mm/10 a和0.1～9.1 mm/10 a[7-24]。 2007 年之前,夏季和秋季降水量呈降低趨勢(shì),降低速率分別為3.1～25.5 mm/10 a 和0.7 ～ 9.6 mm/10 a[7-24]。 2007年之后,夏季和秋季降水量呈增加趨勢(shì),增加速率分 別 為 1.5 ～ 26.1 mm/10 a 和 0.4 ～ 43.8 mm/10 a[7-24]。

3.2.2 徑流量和蒸發(fā)量

以長(zhǎng)江源區(qū)徑流量和蒸發(fā)量為研究主題的科學(xué)論文的發(fā)表始于2001 年[17-29]。 研究顯示,長(zhǎng)江源區(qū)全年平均徑流量的增加速率為11.8 ～79.6 m3/(s·10 a),其 中,夏 季 最 大,為25.5 ～161.9 m3/(s · 10 a)。 全 年 平 均 蒸 發(fā) 量 為476.0～ 1 350.1 mm,以夏季為最高(474.0 ～493.0 mm),其次為春季(427.0～515.0 mm)、秋季( 270.0 ～ 285.0 mm) 和冬季( 170.0 ～184.0 mm)[17-29]。 大部分研究表明,1956—2014年,長(zhǎng)江源區(qū)和三江源區(qū)的蒸發(fā)量呈增加趨勢(shì),增速 分 別 為 7.6 ～ 71.6 mm/10 a 和 0.0 ～8.5 mm/10 a。 長(zhǎng)江源區(qū)蒸發(fā)量的增加速率在夏季最高(3.3～24.0 mm/10 a),其次為秋季(1.2～16.7 mm/10 a)、冬季(0.3～14 mm/10 a)和春季(1.4～10.7 mm/10 a)[17-29]。

3.3 水資源

3.3.1 河流

長(zhǎng)江源頭河流主要發(fā)源于冰川雪山。 長(zhǎng)江源區(qū)河網(wǎng)發(fā)達(dá),擁有較多廣泛發(fā)育的辮狀河道,主要河流水系基本成平行的扇形格局,如沱沱河、當(dāng)曲下游、楚瑪爾河、布曲、尕爾曲、通天河上游等,共同組成了龐大的辮狀河群[30]。 長(zhǎng)江源區(qū)共有一級(jí)支流340 條,其中集水面積在500 km2以上的河流有85 條[31]。 1960—2016 年,長(zhǎng)江源區(qū)地表水資源總量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。 1994 年之前,地表水資源總量變化相對(duì)較平穩(wěn),年際波動(dòng)較小;1994—2016 年則呈現(xiàn)出較明顯的上升趨勢(shì)。 地表水資源的空間分布較為不均,分布格局為南部和東部較為豐沛,西北部則相對(duì)較少[31]。

三江源地區(qū)因其重要的淡水供應(yīng)功能而被稱為中國(guó)的“水塔”,其中長(zhǎng)江源區(qū)提供了約20%的長(zhǎng)江水量[32]。 根據(jù)青海省生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào),2020 年三江源區(qū)水資源總量為607.6 億m3,比1998—2019 年的多年平均值增加了 41.3%。2015 年,長(zhǎng)江源區(qū)地表水資源量為155.2 億m3,占三江源區(qū)地表水資源總量的42.8%;三江源區(qū)河流水資源面積約為400 km2,大概占三江源區(qū)水資源總面積的2.5%。

3.3.2 湖泊

全球變暖和區(qū)域氣候變化對(duì)湖泊面積的擴(kuò)大起著重要作用。 此外,湖泊擴(kuò)張還取決于其他因素,如地質(zhì)條件、地理位置、地下水補(bǔ)給過程、湖盆形態(tài)和人為活動(dòng)等[33]。 2015 年7—8 月,三江源區(qū)湖泊面積約為5 396.5 km2,長(zhǎng)江源區(qū)湖泊面積約為3 854.7 km2,長(zhǎng)江源區(qū)湖泊面積占三江源區(qū)湖泊面積的70%以上[34]。 1975—2015 年,三江源區(qū)和長(zhǎng)江源區(qū)湖泊面積均有所擴(kuò)張,擴(kuò)張面積為2.7 ～ 831.6 km2, 擴(kuò) 張 速 度 為 0.3 ～ 96.2 km2/a[33-52]。 長(zhǎng)江源區(qū)湖泊面積擴(kuò)張的主要原因包括[33-52]:①氣候變暖導(dǎo)致冰川加速消融,冰川融水?dāng)U大了湖泊面積,如烏蘭烏拉湖。 ②降水增加導(dǎo)致湖泊擴(kuò)張,如卓乃湖。 ③部分湖泊因水量增加而引發(fā)決口,其湖水流入鄰近湖泊,導(dǎo)致鄰近湖泊面積擴(kuò)張,如庫(kù)賽湖和海定諾爾湖。 也有部分湖泊因蒸發(fā)量大于當(dāng)?shù)亟邓亢蛷搅髁慷l(fā)生面積萎縮,如藏南的羊卓雍錯(cuò)等湖泊以大氣降水和地表徑流為主要補(bǔ)給源,該區(qū)降水量雖有所增加,但升溫引起的湖泊蒸發(fā)效應(yīng)超過降水量的增加,使該區(qū)湖泊面積有所下降。

3.3.3 冰川

長(zhǎng)江源區(qū)共有冰川627 條,總面積為1 168.2 km2,分別占長(zhǎng)江流域冰川總量和總面積的47.1%和61.6%。 長(zhǎng)江源區(qū)的冰量為983.0 億km3,相當(dāng)于840.0 億km3的水資源[3]。 唐古拉山是長(zhǎng)江源區(qū)最大的山脈,擁有最豐富的冰川。其中,唐古拉山北部地區(qū)共有冰川520 條,總面積為1 021.0 km2,分別占唐古拉山冰川總數(shù)和總面積的82.9%和87.4%[3]。

研究顯示[39-52]:1969—2005 年,青藏高原冰川面積減少了4 152. 3 km2(103. 8 km2/a);1969—2002 年,長(zhǎng)江源區(qū)冰川面積減少了68. 1 km2(2. 0 km2/a);1969—2015 年,格拉丹東冰川面積減少了14.9～79.0 km2(0.5～10.0 km2/a)。青藏高原冰川退縮的原因主要包括[39-52]:①氣溫上升。 氣溫上升是冰川消退的最關(guān)鍵原因,特別是夏季氣溫的加速上升。 ②降水與氣溫的相互作用。 在強(qiáng)降水和低氣溫條件下,積雪可以持續(xù)存在很長(zhǎng)時(shí)間,反之則會(huì)很快消融。 ③高風(fēng)速。 大風(fēng)不僅會(huì)加速空氣對(duì)流和水分蒸發(fā),而且會(huì)增加冰川的沙塵覆蓋,增大冰川對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收,加快冰川消融。 ④其他變量也會(huì)影響冰川消退,如下墊面條件和陽(yáng)光強(qiáng)度。

3.4 水質(zhì)

長(zhǎng)江源區(qū)大部分河段水質(zhì)為Ⅱ類及以上[53-61]。 根據(jù)目前的研究,1986—2015 年,該區(qū)域水質(zhì)沒有明顯變化,總氮濃度范圍為0.4～0.9 mg/L,總磷為0.01～0.4 mg/L,硝態(tài)氮為0.5～2.1 mg/L,氨態(tài)氮為0.2 ～0.4 mg/L,化學(xué)需氧量為0.6～16.0 mg/L,葉綠素a 低于檢測(cè)下限,溶解氧為4.8～ 8.6 mg/L,水體pH 呈弱堿性(7.5～8.6)(圖3)[53-61]。 與其他水體相比,長(zhǎng)江源區(qū)水體該8 項(xiàng)指標(biāo)的含量/數(shù)值相對(duì)較低。 各類營(yíng)養(yǎng)鹽含量、化學(xué)需氧量以及葉綠素a 含量較低,可能是由于長(zhǎng)江源區(qū)水體尚未受到人類污染,目前處于清潔狀態(tài);水體呈弱堿性,可能與該地區(qū)堿性的土壤環(huán)境有關(guān);溶解氧濃度相對(duì)偏低,則與高海拔引起的低氣壓環(huán)境有關(guān)[53-61]。

圖3 長(zhǎng)江源區(qū)的水質(zhì)狀況Fig.3 Water quality condition in the source region of the Yangtze River

此外,氯化物的濃度范圍為14.3～1 102.5 mg/L,電導(dǎo)率為362.4～4 523.1 μS/cm,硫酸鹽為9.8～558.7 mg/L,總硬度為181.0～ 3 307.0 mg/L,總懸浮物為457.0～5 063.0 mg/L,濁度為57.7～286.2 NTU(圖3)[53-61]。 總硬度的變化范圍較大,反映了該地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)組成[53-61]。 與其他水體相比,長(zhǎng)江源區(qū)水體中該6 項(xiàng)指標(biāo)的含量/數(shù)值相對(duì)較高[53-61]。 氯化物含量較高,可能與長(zhǎng)江源區(qū)部分河水的水化學(xué)類型為Cl-Na 型有關(guān);電導(dǎo)率、硫酸鹽含量、總硬度較高,可能與長(zhǎng)江源區(qū)的地質(zhì)條件有關(guān);總懸浮物濃度、濁度較高,可能是由于長(zhǎng)江源區(qū)水體泥沙含量較大,整體較為渾濁[53-61]。

金屬元素中, 鐵的濃度范圍為 0.04 ～5.1 mg/L,鉀為2.1 ～ 17.6 mg/L,鈉為22.6 ～1 017.1 mg/L,鈣 為 51.8 ～ 104.6 mg/L, 鎂 為7.6～64.7 mg/L,鎘為0.004 ～ 0.8 μg/L,鉛為0.4～ 23.1 μg/L,砷 為0.8 ～ 66.5 μg/L, 錳 為0.2～240.0 μg/L[53-61]。 長(zhǎng)江源區(qū)水體中的金屬類元素主要有以下幾種來源:①水和巖石的相互作用,如硫酸鈉鹽(Na2SO4)和火山巖[61]。 ②降水。 對(duì)于一些總?cè)芙夤腆w含量較低(<40 mg/L)的小支流(流域面積<200 km2),降水可以提供高達(dá)24%的水溶性陽(yáng)離子[61]。

3.5 水生生物

3.5.1 浮游生物

長(zhǎng)江源區(qū)水體中共有浮游植物6 門134種[62-66]。 其中:硅藻門的種類數(shù)最多,有100 種,常見的種類有顆粒直鏈藻(Melosiragranulata)、尖針桿藻(Synedraacusvar) 和普通等片藻(Diatomavulgare)等;其次是綠藻門,有18 種,常見 種 類 有 弓 形 藻(Schroederiasp.)、 小 球 藻(Chlorellasp.)、并聯(lián)藻(Quadrigulachodatii)等;再次是藍(lán)藻門, 有 13 種, 常見種類有席藻(Phormidiumsp.)、平裂藻(Merismopediasp.)和小顫藻(Oscillatoriatenuis)等[62-66]。 浮游植物豐度很低,僅為9.1×104～68.0×104ind. /L[62-66]。

長(zhǎng)江源區(qū)水體中共有浮游動(dòng)物4 門36種[65-68]。 其中:輪蟲的豐富度最高,為16 種;其次是原生動(dòng)物和橈足類, 分別為10 種和9種[65-68]。 常見浮游動(dòng)物種類有砂殼蟲(Difflugiasp.)、 表 殼 蟲(Arcellasp.)、 螺 形 龜 甲 輪 蟲(Karutellacochlearis) 和窄腹劍水蚤(Limnoithra sinensis)等。 浮游動(dòng)物平均密度為489 ind. /L,生物量為0.2 mg/L[65]。

3.5.2 底棲硅藻

長(zhǎng)江源區(qū)水體中共有底棲硅藻9 屬20種[65]。 其中,曲殼藻屬(Achnanthessp.)6 種,等片藻屬(Diatomasp.)4 種,雙眉藻屬(Amphorasp.)、橋彎藻屬(Cymbellasp.) 和異極藻屬(Gomphonemasp.)各2 種,雙壁藻屬(Diploneissp.)、 桅 桿 藻 屬(Fragilariasp.)、 舟 形 藻 屬(Naviculasp.) 和菱形藻屬(Nitzschiasp.) 各1種。 常見的種類有極小曲殼藻(Achnanthes minutissima)、微細(xì)異極藻極細(xì)變種(Gomphonema parvulumvar.exilissimum)、 念 珠 狀 等 片 藻(Diatomamoniliformis)、隱頭舟形藻(NavicuIa cryptocephala)和谷皮菱形藻(Nitzschiapalea)等。底棲硅藻平均細(xì)胞密度為0.8×1010ind. /m2。

3.5.3 大型無脊椎動(dòng)物

長(zhǎng)江源區(qū)水體中共有大型無脊椎動(dòng)物32 種,隸屬于4 門9 目[65,68]。 常見的種類有霍甫水絲蚓 (Limnodrilushoffmeisteri)、 深 棲 水 絲 蚓(Limnodrilushoffmeisteri) 和 鉤 蝦(Gammarideasp.)等。 大型無脊椎動(dòng)物的密度和生物量(干重)分別為59 ind. /m2、0.03 g/m2[65,68]。

3.5.4 魚類

長(zhǎng)江源區(qū)共有魚類21 種,隸屬于3 目8屬[69-72]。 其中:川陜哲羅鮭(Huchobleekeri)被列為瀕危物種和國(guó)家一級(jí)保護(hù)魚類[69];長(zhǎng)絲裂腹魚(Schizothorax

dolichonema)、 齊 口 裂 腹 魚(Schizothoraxprenanti)和黃石爬魚兆(Euchiloglanis kishinouyei)為省級(jí)保護(hù)物種;川陜哲羅鮭、長(zhǎng)絲裂腹 魚、 黃 石 爬 魚兆、 裸 腹 葉 須 魚(Ptychobarbus kaznakovi)和中華魚兆(Pareuchiloglanissinensis)被列入《中國(guó)物種紅色名錄》[69]。 長(zhǎng)江源區(qū)魚類組成簡(jiǎn)單, 以適應(yīng)高原環(huán)境的裂腹魚亞科(Schizothoracinae)和條鰍亞科(Noemacheilinae)為優(yōu)勢(shì)種,且特有性較高[71]。

4 未來研究方向

總體而言,長(zhǎng)江源區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況良好。 近年來其氣象因子以及水資源狀況有所改變,未來氣候變化可能會(huì)進(jìn)一步影響長(zhǎng)江源區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。 因此,今后亟須加強(qiáng)對(duì)長(zhǎng)江源區(qū)的本底調(diào)查,完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù),關(guān)注氣候變化對(duì)水資源和水質(zhì)的影響,并探索氣候變化對(duì)水生生物的影響。

4.1 加強(qiáng)本底調(diào)查,完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

目前已有的長(zhǎng)江源區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)研究大多集中在河流,而忽視了對(duì)湖泊和水生生物的研究。此外,大多數(shù)的研究報(bào)道僅基于一次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),且大部分調(diào)查的采樣力度(采樣點(diǎn)、采樣斷面、采樣周期等)不夠,使得整個(gè)流域的水生生物數(shù)據(jù)不夠全面,甚至不夠準(zhǔn)確。 目前關(guān)于長(zhǎng)江源區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)水生生物狀況的研究非常少。 同時(shí),很多文獻(xiàn)只列出了物種名錄,而未報(bào)道各類生物的豐度、生物量等重要指標(biāo)。 這種粗糙的調(diào)查和報(bào)道方式大大降低了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的使用價(jià)值,也給今后的現(xiàn)狀與歷史數(shù)據(jù)分析帶來困難。

為此,提出了以下幾點(diǎn)建議:①開展持續(xù)性、全區(qū)域、多指標(biāo)的本底調(diào)查。 加強(qiáng)對(duì)長(zhǎng)江源區(qū)干流、支流、湖泊和濕地等不同區(qū)域和生境的水生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查,探索流域內(nèi)水生生物多樣性保護(hù)對(duì)策,闡明水生生物賴以生存的關(guān)鍵棲息地的保護(hù)與修復(fù)策略。 ②構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的科學(xué)監(jiān)測(cè)體系。 整合并構(gòu)建長(zhǎng)江源區(qū)水生態(tài)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法體系及監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系,為長(zhǎng)江源區(qū)水生態(tài)安全評(píng)估與保障提供基礎(chǔ)理論和數(shù)據(jù)支撐。 同時(shí),通過搭建大數(shù)據(jù)平臺(tái)、樹立伙伴型部門間關(guān)系、創(chuàng)建部門間信任合作機(jī)制等舉措,建立基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的政府信息資源跨部門共享機(jī)制。 ③加大宣傳力度。 地方政府應(yīng)大力宣傳環(huán)境保護(hù)和生態(tài)文明理念,同時(shí)支持研究人員的監(jiān)測(cè)工作,特別是對(duì)魚類的采集。

4.2 關(guān)注氣候變化對(duì)水資源和水質(zhì)的影響

由于長(zhǎng)江源區(qū)受人類活動(dòng)干擾少,氣候變化成為其水生態(tài)系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)。 氣候變化導(dǎo)致的水文變化,特別是積雪融化量的增加,提升了長(zhǎng)江源區(qū)源頭河流及相關(guān)湖泊的水位。 淺水湖泊具有較高的面積體積比,更容易受到風(fēng)力的影響。風(fēng)力增強(qiáng)會(huì)加大沉積物與水的相互作用,改變濁度、養(yǎng)分循環(huán)和溶解氧濃度[73]。 此外,溫度升高和降水增多則會(huì)導(dǎo)致徑流增大,使得一些內(nèi)陸水域的水體鹽度和硬度降低[74]。 水體中的磷酸鹽、硝酸鹽、總磷濃度也與氣候變化(如降水、氣溫)之間具有相關(guān)關(guān)系[75]。

雖然目前對(duì)長(zhǎng)江源區(qū)氣候變化與水質(zhì)、水資源量之間的相互關(guān)系的研究還處于起步階段,但隨著研究的進(jìn)一步深入,定量研究?jī)烧咧g的相互關(guān)系成為未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。 確定并量化兩者之間的相互關(guān)系,有助于加強(qiáng)對(duì)氣候變化趨勢(shì)和水質(zhì)、水資源量變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)。 因此,未來需進(jìn)一步加強(qiáng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),同時(shí)結(jié)合定量分析、水文/水質(zhì)模型及氣候情景分析,從而更好地預(yù)測(cè)氣候變化下的水質(zhì)、水文、水資源及酸性沉積變化。

4.3 探索氣候變化對(duì)水生生物的影響

浮游植物可以作為“哨兵”來指示當(dāng)前氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。 前期的相關(guān)研究報(bào)道了長(zhǎng)江源區(qū)部分點(diǎn)位的浮游生物種類、豐度和生物量情況,但未涉及浮游生物與氣候變化之間的相互關(guān)系。 相比之下,在其他研究區(qū)域,大量研究論文對(duì)全球變暖下的浮游生物動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行了分析。 一些研究表明,湖泊水溫的升高將導(dǎo)致浮游植物生產(chǎn)力下降[76]。 例如,由于氣候變暖,卡里巴湖(Lake Kariba)的初級(jí)生產(chǎn)力下降了50%[77]。然而,另外一些湖泊的初級(jí)生產(chǎn)力則會(huì)隨氣候變暖而升高。 例如,由于氣候變暖,在20 世紀(jì)60—90 年代,維多利亞湖(Lake Victoria)的總氮含量增加了兩倍,初級(jí)生產(chǎn)力也增加了兩倍[77]。 隨著氣候變暖導(dǎo)致浮游植物生物量增加,能夠固氮且不受氮限制的藍(lán)藻將取代硅藻成為優(yōu)勢(shì)種[78]。

在大型無脊椎動(dòng)物群落方面,只有一篇文章對(duì)長(zhǎng)江源區(qū)的物種名單、豐度和生物量進(jìn)行了分析。 然而,目前的研究表明,氣候變暖會(huì)影響到大型無脊椎動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu),極端水文事件(如干旱、洪水)可能會(huì)顯著改變大型無脊椎動(dòng)物的群落組成,影響其物種豐度[79]。 氣候變暖對(duì)大型無脊椎動(dòng)物群落的影響主要包括:①改變大型無脊椎動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)。 例如,由于富營(yíng)養(yǎng)化和氣候變暖引起缺氧加劇,搖蚊(Chironomussp.)和幽蚊(Chaoborussp.)將成為優(yōu)勢(shì)蚊種[80]。 ②改變大型無脊椎動(dòng)物的生物量。 例如,由于氣候變暖,維多利亞湖、漢寧頓灣(Hannington Bay)、菲爾丁灣(Fielding Bay)和默奇森灣(Murchison Bay)等地的大型無脊椎動(dòng)物的生物量顯著減少[80]。

目前仍然缺乏關(guān)于氣候變化對(duì)長(zhǎng)江源區(qū)魚類生活史及種群結(jié)構(gòu)的影響的研究。 氣候變化,尤其是溫度、風(fēng)速和降水量的變化,會(huì)引起魚類群落組成、魚類生產(chǎn)力、入侵性水生植物擴(kuò)散方式以及寄生蟲-媒介-宿主相互作用方式的改變[81]。 近幾十年來,溫度和降水變化顯著增加了水體的凈初級(jí)生產(chǎn)力,而初級(jí)生產(chǎn)力的增加可能會(huì)加快以其為食的高級(jí)消費(fèi)者(魚類)的增長(zhǎng)速率[82]。 此外,水溫可以決定魚類的分布范圍。 例如,隨著水溫的升高,大多數(shù)鯉科魚類的棲息地可能會(huì)向北擴(kuò)張[83]。 在雅魯藏布江,魚類的生長(zhǎng)與年平均氣溫呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,如雜食性魚類拉薩裸裂尻魚(Schizopygopsisyounghusbandi)和肉食性魚類拉薩河尖裸鯉(Oxygymnocyprisstewartii)[1]。 同時(shí),溫度和降水的增加會(huì)提高魚類肌肉組織中的汞的富集速率[84]。 由于氣候變暖,一些冷水性魚類甚至可能會(huì)在未來發(fā)生滅絕。

總之,氣候變化不僅能夠直接影響某一營(yíng)養(yǎng)層級(jí)水生生物的群落結(jié)構(gòu),而且能夠通過上行效應(yīng)和下行效應(yīng)間接影響其他營(yíng)養(yǎng)層級(jí)水生生物的物種組成及資源量大小等。 理清水生生物對(duì)氣候變化的響應(yīng)過程,探究氣候變化下的水生生物群落構(gòu)建和維持機(jī)制及關(guān)鍵性驅(qū)動(dòng)因子,成為在長(zhǎng)江源區(qū)開展水生生物資源保護(hù)的關(guān)鍵性前提,也是淡水生態(tài)學(xué)研究的關(guān)注重點(diǎn)。 因此,需要進(jìn)一步加強(qiáng)氣候變化對(duì)具有不同生境適宜性以及處于不同生活史階段的特定水生生物物種的影響研究。 此外,通過性狀分析,還可以為厘清不同生物類群、不同地理區(qū)域和不同生態(tài)系統(tǒng)類型之間的性狀-脆弱性關(guān)系提供足夠的信息。 對(duì)于具有不同氣候變化適應(yīng)能力的魚類來說,單一的管理策略可能并不理想,生態(tài)環(huán)境管理者還需要確定針對(duì)具有不同適應(yīng)能力的多種魚類的多重管理機(jī)制,以便提高所有魚類在氣候變化壓力下的適應(yīng)和恢復(fù)能力[81]。