青藏高原沙柳河流域自然徑流驅動的流域生物信息流量化特征——以環境微生物為指標
摘要: 物質流、能量流、信息流是生態系統過程研究中的三大主題。然而,在流域生態學研究中,有關信息流的研究一直缺位。為了推動流域信息流研究,從生物信息流切入,提出"流域生物信息流"概念,將其定義為"生物信息依托于流域生態系統過程在不同空間和系統之間進行傳遞、交流、作用、反饋的路徑、過程與控制",并將其研究內容擬定為主要關注于水陸間、干支流間、上下游間、不同生態斑塊間的流域生物信息流及其周期性節律和趨勢性變遷,以及地貌、水文、人類活動等對這些生物信息流的影響等。然后,以青藏高原上青海湖重要入湖河流--沙柳河的河流水體微生物和岸帶土壤微生物為研究對象,利用環境DNA技術,對沙柳河流域的自然徑流驅動的流域生物信息流進行量化研究。結果表明(1)岸帶土壤到水體的流域生物信息流主要由地表表面流、地下潛流等驅動,并受環境過濾效應影響,其輸移效率降雨天約為62.76%、晴天約為44.16%,其中輸移能力降雨天約為68.49%、晴天約為56.82%,環境過濾效應降雨天約為8.38%、晴天約為22.28%;(2)水體上游到下游的流域生物信息流主要由河川徑流驅動,并受衰減效應影響,其基礎綜合輸移效率約為97.41%/km,其中徑流輸移能力約為99.42%/km,無效流域生物信息流占比約為43.46%,無效流域生物信息流的半衰距離約為14.52 km;(3)降雨通過增加地表表面流等的沖蝕搬運能力并削弱環境過濾效應,促使岸帶土壤到水體的流域生物信息流輸移能力和輸移效率增大;(4)流域生物信息流的輸入在一定程度上增加了輸入地的可檢出生物多樣性,但這種增加對于流水生態系統來講是非累積的。
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