Nature Water|间歇性溪流水文复苏的生物地球化学和群落生态学响应

政务   2024-10-29 08:59   湖北  


Nature Water

间歇性溪流水文复苏的生物地球化学和群落生态学响应

 文章信息

文章标题:Biogeochemical and community ecology responses to the wetting of non - perennial streams

期刊名称:Nature Water

作者:Adam Nicholas Price等

发表时间:2024 年 9月

DOI:10.1038/s44221 - 024 - 00298 - 3


 亮点

1.间歇性溪流的水文复苏机制多样,从洪水到地下水上升不等;

2.阐述了地下水驱动、局部径流和上游来水3种水文复苏机制下的生物地球化学和群落生态学响应;

3.强调多学科综合理解间歇性溪流水文复苏动态对预测和管理气候变化影响的关键作用。



 摘要

干湿水文状态之间的转换是间歇性河流和溪流的主要特征,它们构成了全球河网的大部分。虽然过去的研究主要集中在溪流干涸的特征上,但对水文、生态学和生物地球化学在溪流水文复苏过程中如何响应和相互作用的关注较少。水文复苏机制差异很大,从剧烈的洪水和泥石流到地下水上升导致的逐渐饱和。这种复苏的变化影响生态和生物地球化学功能,包括养分处理、沉积物运输和生物群落的聚集。在此,我们综合了描述不同水文复苏机制下的水文机制、相关的生物地球化学和生物响应,并确定研究重点,以增进我们对间歇性性溪流水文复苏机制的理解,从而为下游生态系统的管理和保护行动提供信息。



 研究概况

间歇性河流和溪流在全球河网中占多数,其干湿状态转换是主要特征,但以往对水文复苏过程研究较少。水文复苏机制多样,包括洪水、泥石流、地下水上升等,对生态和生物地球化学功能有重要影响。本研究旨在综合描述不同水文复苏机制下的水文、生物地球化学和生态过程及对下游生态系统的影响,将水文复苏机制分为地下水驱动、局部径流和上游来水3种类型,分别讨论其作用下的生物地球化学和群落生态学响应。


  结果

1


水文复苏机制的特点


地下水驱动的水文复苏最慢,受地下水源和地质结构影响,其水化学性质独特,如溶解氧低等。

局部径流驱动的水文复苏最快,与降水和地表径流相关,其生物地球化学特征受周围土地覆盖和土壤类型影响。

上游来水驱动的水文复苏取决于上游的水源,如降雨、融雪等,其对下游的化学和热特征有影响。

2


生物地球化学响应


所有水文复苏机制都能将干燥期积累的养分、有机物和气体冲刷到地表水中,影响溶解氧可用性和有机物的分解。
不同水文复苏机制下,水的来源、化学性质和流动速度影响生物地球化学过程,如地下水驱动的水文复苏可能增强或减弱生物地球化学处理速率。

3


群落生态学响应


水文复苏促进栖息地重新连接,影响生物的扩散和繁殖,但不同水文复苏机制下的响应不同。
地下水驱动的水文复苏可能使地下水位上升,触发休眠生物的发展,早期可能有较高比例的地下水动物。
局部径流驱动的水文复苏复苏速率和持续时间影响,可能导致群落组成变化,有利于具有强扩散能力或短世代时间的物种。

上游来水驱动的水文复苏可重新连接栖息地,但大坝等人类活动可能干扰自然的干湿循环,影响生态过程。


 结论

间歇性溪流的水文复苏机制影响生物地球化学和群落生态学响应,需要跨学科研究来量化这些关系。

提出了3个研究方向:建立预测水文复苏机制的模型和框架、评估气候变化和人类活动对水文复苏机制的影响、从点尺度测量扩展到网络尺度理解。
更好地量化和定义水文复苏机制有助于标准化研究,促进对河流网络的理解,为保护间歇性生态系统提供依据。



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