摘要:物质流、能量流、信息流是生态系统过程研究中的三大主题。然而,在流域生态学研究中,有关信息流的研究一直缺位。为了推动流域信息流研究,从生物信息流切入,提出"流域生物信息流"概念,将其定义为"生物信息依托于流域生态系统过程在不同空间和系统之间进行传递、交流、作用、反馈的路径、过程与控制",并将其研究内容拟定为主要关注于水陆间、干支流间、上下游间、不同生态斑块间的流域生物信息流及其周期性节律和趋势性变迁,以及地貌、水文、人类活动等对这些生物信息流的影响等。然后,以青藏高原上青海湖重要入湖河流--沙柳河的河流水体微生物和岸带土壤微生物为研究对象,利用环境DNA技术,对沙柳河流域的自然径流驱动的流域生物信息流进行量化研究。结果表明(1)岸带土壤到水体的流域生物信息流主要由地表表面流、地下潜流等驱动,并受环境过滤效应影响,其输移效率降雨天约为62.76%、晴天约为44.16%,其中输移能力降雨天约为68.49%、晴天约为56.82%,环境过滤效应降雨天约为8.38%、晴天约为22.28%;(2)水体上游到下游的流域生物信息流主要由河川径流驱动,并受衰减效应影响,其基础综合输移效率约为97.41%/km,其中径流输移能力约为99.42%/km,无效流域生物信息流占比约为43.46%,无效流域生物信息流的半衰距离约为14.52 km;(3)降雨通过增加地表表面流等的冲蚀搬运能力并削弱环境过滤效应,促使岸带土壤到水体的流域生物信息流输移能力和输移效率增大;(4)流域生物信息流的输入在一定程度上增加了输入地的可检出生物多样性,但这种增加对于流水生态系统来讲是非累积的。
Abstract:The collection, transport and transformation of sediments, nutrients, organic matter, energy and information are key topics in the studies on ecosystem processes. However, there is no systematic literature on watershed information flow (WIF) in watershed ecology. To promote research on the WIF, we proposed the concept of watershed biological information flow (WBIF) by referencing the concept of biological information flow, and defined it as the path, processes and control of biological information transport, exchange, interaction and feedback among different spaces and systems along with watershed ecosystem processes. We proposed that the key of WBIF research should focus on 1) the WBIF between land and river, branch and main stream, upstream and downstream and different patches, 2) the periodical fluctuation and trending drift of the WBIF, and 3) the impacts of geomorphologic, hydrologic situations and human activities on WBIF. We conducted a case study on the WBIF in the Shaliu River basin indicated by the environmental microbes in riverine water and riparian soil using environmental DNA technology. Shaliu River is one of the main inflowing rivers of Qinghai Lake, which has a relative simple watershed ecosystem. In the river, there is a simple aquatic ecosystem with low biodiversity and a migratory fish Gymnocypris przewalskii which migration between river and lake. On the land, there are dominant grassland and limited human activities. To reveal the essential features of WBIF driven by natural runoff, we compared the bacterial community (indicated by operational taxonomic units (OTUs)) from upstream riverine water samples with from downstream riverine water samples and from riverine water samples with from adjacent riparian soil samples. Results showed that (1) the WBIF from riparian soil to riverine water was driven by surface flow and subsurface flow and filtrated by environment change. Its transport efficiency was 62.76% in rainy day and 44.16% in sunny day. Correspondingly, their transport capacity was 68.49% and 56.82%, respectively; their environmental filtration was 8.38% and 22.38%, respectively. (2) The WBIF from upstream to downstream was driven by river flow and attenuated in transport. Its basic integrated transport efficiency was 97.41% per kilometer, in which the transport capacity was 99.42% per kilometer, the proportion of noneffective WBIF was 43.46%, and half-life distance of noneffective WBIF was 14.52 kilometers. (3) As the transport efficiency of the WBIF was mainly constrained by transport capacity of WBIF, precipitation drove the arising of surface flow, then enhanced the power of erosion and transportation, and finally promoted the increase of WBIF transport capacity and efficiency. (4) The WBIF increased the detectable biodiversity of sink aquatic ecosystem, but the increase of detectable biodiversity is limited rather than accumulated along the river.
PDF全文下载地址:
https://www.ecologica.cn/stxb/article/pdf/stxb202001010001
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
青藏高原沙柳河流域自然径流驱动的流域生物信息流量化特征——以环境微生物为指标
本站小编 Free考研考试/2021-12-31
相关话题/生物 环境 过程 土壤 微生物
公路源重金属对青藏高原高寒草甸土壤线虫群落的影响
摘要:为了解重金属对青藏高原高寒草甸土壤线虫群落的影响,在邦杰塘草原利用公路源重金属含量差异,采用高通量测序技术,分析重金属对高寒草甸土壤线虫群落多样性及群落组成的影响。结果表明:在重金属含量较低样本中,土壤线虫群落Shannon指数、Ace指数、Chao指数比重金属含量较高样本均要小,且整体上Sh ...中科院生态环境研究中心 本站小编 Free考研考试 2021-12-31荒漠孑遗植物四合木对土壤古菌群落的影响
摘要:土壤是植物定居的场所,也是植物-微生物互作的重要界面。古菌是土壤微生物重要组份,在碳、氮、硫、铁等元素的生物地球化学循环和植物的生长发育、适应生境中发挥重要作用。植物定居对土壤古菌群落的影响研究鲜有开展,孑遗植物在研究植物-微生物-环境互作中具有独特的优势。采用扩增子高通量测序技术,研究以荒漠 ...中科院生态环境研究中心 本站小编 Free考研考试 2021-12-31武夷山国家公园不同林地土壤呼吸动态变化及其影响因素
摘要:探明亚热带山岳型国家公园不同林地利用方式下土壤呼吸(Rs)的动态变化规律以及影响因素,对准确评价和预测该区域以国家公园为主体的自然保护地体系的碳收支具有重要的现实意义。以武夷山国家公园为研究对象,利用Li-8100开路式土壤碳通量测定系统对茶园、锥栗(Castaneahenryi(Skam)R ...中科院生态环境研究中心 本站小编 Free考研考试 2021-12-31藏北高寒草甸根系生物量与碳氮分布格局及关联特征
摘要:根系生物量的分布格局及其与土壤环境因子的关系对草地保护与退化草地恢复研究有重要意义。以藏北当雄县的高寒草甸为研究对象,在三个海拔上(4300、4500、4700m)对2011年0-50cm的群落根系生物量、根碳氮含量、土壤碳含量(SOC、DOC、MBC)、氮含量(DTN、MBN、TN)、碳氮比 ...中科院生态环境研究中心 本站小编 Free考研考试 2021-12-31基于Penman-Monteith方程模拟青海云杉生长季日蒸腾过程
摘要:青海云杉(Piceacrassifolia)作为我国黄土高原与青藏高原地区的主要造林树种,对其林分蒸腾耗水特征的研究,能够更合理的指导该地区植被重建与林分调控,以加强林分的稳定性,提高水分利用效率。为了揭示青海云杉在生长季内的冠层蒸腾规律以及冠层整体气孔阻力与环境因子的响应,评价Penman- ...中科院生态环境研究中心 本站小编 Free考研考试 2021-12-31模拟冻融环境下亚高山森林凋落物分解速率及有机碳动态
摘要:森林凋落物分解是森林生态系统物质循环的重要环节,季节性冻融交替是影响凋落物分解的重要环境因素之一,但不同林型的凋落物对冻融响应的差异性很少被量化。为了解冻融环境对森林凋落物分解进程的影响,以川西亚高山森林地区阔叶林、针叶林和针阔混交林3种典型林型的凋落物为实验材料,从凋落物基质质量、冻融环境等 ...中科院生态环境研究中心 本站小编 Free考研考试 2021-12-31甘肃省生态环境与社会经济系统协调发展的耦合分析
摘要:社会经济发展与当地自然生态环境保护之间的耦合协调是可持续发展研究的热点问题。本研究以甘肃省为研究对象,构建甘肃省自然生态系统与社会经济系统耦合协调度模型及综合评价指标体系,分析甘肃省2007-2017年间社会经济发展与自然生态环境质量变化之间的耦合协调程度及演变过程。结果表明:(1)甘肃省的自 ...中科院生态环境研究中心 本站小编 Free考研考试 2021-12-31黄土丘陵沟壑区坡沟系统不同降雨类型的土壤入渗特征
摘要:黄土高原退耕还林草生态建设改变了区域覆被格局和下垫面环境条件,对流域地表水文过程产生了重要影响。研究黄土丘陵沟壑区坡沟系统不同降雨类型下的土壤水分入渗特征,对揭示植被恢复驱动下的降雨-入渗机制变化具有重要的科学意义。基于坡沟系统土壤水分入渗过程的定位监测,阐明了坡沟系统土壤水分入渗特征对不同降 ...中科院生态环境研究中心 本站小编 Free考研考试 2021-12-31滇中高原云南松林枯落物输入对土壤碳氮储量及其分布格局的影响
摘要:为了更好地理解土壤碳氮对枯落物输入变化的响应,通过枯落物添加与去除实验(DIRT)对滇中高原云南松林枯落物输入变化对土壤碳氮储量及其分布格局的影响进行了研究。2018年3月至2019年2月分别设置6种枯落物输处理,分别为对照(CO)、去除枯落物(NL)、双倍枯落物(DL)、去除根系(NR)、无 ...中科院生态环境研究中心 本站小编 Free考研考试 2021-12-31四川螺髻山表土和化石孢粉揭示的环境生态意义
摘要:通过四川螺髻山(1984、2017年)表土和化石孢粉与植被的关系分析发现:孢粉组合中木本植物含量(91.0%)占绝对优势,松属、冷杉属、青冈属、常绿栎类、落叶栎类、桤木属、杜鹃花科、禾本科和蒿属为主要花粉类型;人工次生林花粉组合能很好地反映母体植被的群落特征,并可指示优势种的存在和人类活动痕迹 ...中科院生态环境研究中心 本站小编 Free考研考试 2021-12-31