湖泊是地球上重要的淡水资源库、洪水调蓄库和物种基因库，在维系流域生态平衡、保障生产生活用水等方面发挥着不可替代的作用。工业革命以来，化石燃料燃烧、土地利用变化等人类活动加剧，大气温室气体浓度大幅增加，引起全球气候变暖。受全球气候变化影响，湖泊生态系统产生了强烈的响应。在有些富营养化湖泊，气候变化的影响甚至已经抵消了营养盐削减的抑藻效应。青藏高原被誉为世界“第三极”和“亚洲水塔”，冰川湖泊是青藏高原淡水资源的重要组成部分，其水环境质量关系到青藏高原乃至整个亚洲地区的水资源安全。青藏高原冰川湖泊对全球变化响应十分敏感，然而，在全球变化影响下，这些冰川湖泊发生了什么变化？其生态系统长期演变过程是怎样的？相关研究十分薄弱。
最近，中国科学院地球化学研究所王敬富研究员与中国地质大学（武汉）杨欢副教授以及中国科学院青藏高原研究所刘建宝研究员、天津大学/西藏大学童银栋教授、奥本大学Wang Dengjun助理教授等研究团队开展合作研究，重建了青藏高原冰川湖泊巴松措湖过去200年间水温、营养物质输入及光合微生物群落的变化。结果表明：（1）在过去200年，巴松措年均水温在6.9-8.3℃之间变化，1950年代后以0.25°C /10年的速度快速上升。（2）沉积物柱芯eDNA分析显示，过去200年绿藻是巴松措最主要的原核光合微生物群（84.5%）。1960年代后，蓝藻、鞭毛藻和硅藻等光合微生物丰度显著增加，其中，蓝藻相对丰度从1960年代前的≤6.8%上升到现在的15.5%，表明温度升高有利于冰川湖中蓝藻的生长。（3）沉积物TOC、TN、TP等元素含量及同位素组成与温度的同步波动表明，温度变化通过控制冰川溶蚀对巴松措营养物质输入具有重要影响。全球变暖和冰川融水的同时增加，是推动陆地营养输入变化的两个主要因素，进而增加了湖泊生产力，并改变了微生物群落的组成。全球变暖对高原冰川湖泊生态系统具有重大影响。在全球持续变暖背景下，预计将有大量冰川迅速融化、退缩，给冰川湖带来更多营养物质，进而造成光合微生物量和群落组成的急剧增加。鉴于冰川湖生态系统的脆弱性和重要性，亟需系统评估全球高原冰川湖水量、水质现状及其气候变化响应。研究结果深化了对全球变暖背景下高原冰川湖泊生态系统演变规律的认识，对高原冰川湖泊水资源保护具有重要理论意义。
图1. 青藏高原冰川湖巴松措水温、碳氮磷营养物指标及原核、真核光合微生物指标变化
图2 气候变化背景下冰川湖生态系统演变示意图
上述研究成果在环境科学与生态学领域重要期刊Water Research上发表。该研究得到了中国科学院战略性先导专项(XDB40020400)、国家重点研发计划 (2021YFC3201000)、国家自然科学基金(41773145、41977296、42073072)、中国科学院青年创新促进会(2019389)等项目资助。
论文信息：Ouyang, J., Wu, H., Yang, H., Wang, J., Liu, J., Tong, Y., Wang, D., Huang, M., 2023. Global warming induces the succession of photosynthetic microbial communities in a glacial lake on the Tibetan Plateau. Water Research, 120213.
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120213
(陈敬安课题组/供稿)