末次盛冰期以来青藏高原东南缘高山湖泊生态系统对气候变化的响应

A challenge for palaeoclimatic research is to assess the impact of past climate change on lake ecosystems. Alpine lakes are sensitive to climate and an ideal place to conduct research on global change. However, there is still a lack of high-resolution multi-biological records in the region, which limits the understanding of the characteristics and mechanisms of climate change at different time scales. Two alpine lakes from southwest Hengduan mountains in southeast margin of Qinghai-Tibet Plateau are investigated. The modern environmental research is carried out to determine the key environmental factors affecting the biological community of alpine lakes in different altitudes and to study the climate-catchment environment information recorded by the stable carbon isotopes of cladocerans. Using the sedimentary diatoms, cladoceran community structure and its stable carbon isotope records, we reconstruct the environmental evolution of alpine lakes since the last glacial maximum and reveal the response difference and cause of biological community structure of different trophic levels to climate and catchment vegetation. Compared with the similarities and differences of palaeoecological evolution of two alpine lakes, the response mechanisms of ecological evolution of alpine lakes to monsoon climate change are discussed. The study will provide new indicators for palaeoecological researches and provide an important reference for understanding future climate change trends and their impacts on ecosystems.

评估过去气候变化对湖泊生态系统的影响是古气候研究面临的挑战。高山湖泊对气候变化响应敏感，是开展全球变化研究的理想场所。然而目前仍缺乏该地区高分辨率的多生物指标记录，限制了对不同时间尺度气候环境变化特征及机制的理解。项目选择我国青藏高原东南缘西南横断山脉地区两个高山湖泊为研究对象，通过现代环境过程研究，判识影响不同海拔高山湖泊生物群落的关键环境因素，研究枝角类稳定碳同位素记录的气候-流域环境信息；利用沉积硅藻和枝角类群落结构变化及其碳同位素记录，重建末次盛冰期以来高山湖泊生态环境演化历史，揭示不同营养级的生物群落结构变化对气候和流域植被变化的响应差异和原因；对比分析两个湖泊古生态演化的异同，探讨高山湖泊生态演化对季风气候变化的响应机制。研究将为开展高山湖泊的古生态研究提供新指标证据，并为理解未来气候变化趋势及其对生态系统的影响提供重要参照。

围绕过去气候变化对湖泊生态系统的影响研究的关键科学问题，项目选择了我国青藏高原东南缘西南横断山脉地区两个高山湖泊作为研究对象，在系列面上湖泊现代过程调查和两个典型湖泊现代生物和稳定碳同位素季节监测分析，以及两个典型湖泊古生态记录分析、气候-流域-湖泊环境相互作用研究基础上，取得以下主要研究成果：（1）获得了青藏高原东南缘高山湖泊现代多生物群落和环境变化系列数据，揭示了研究区高山湖泊生态环境演化的关键特征和影响因素，建立了湖泊现代枝角类13C同位素与水体溶解性CO2间的关系方程，评估了高山湖泊食物网有机碳来源和流动变化特征；（2）重建了末次盛冰期以来高分辨率多生物群落演替与环境演化序列，阐明了气候变化影响下区域高山湖泊生态环境演化的阶段性特征及其影响因素；（3）揭示了树线下山地湖泊生态环境变化响应于末次盛冰期14.5 cal. ka BP以来的温度增加的过程，但位于树线附近的高山湖泊生态系统则显示了11.0 cal. ka BP以来全新世早期树线快速上升导致的湖泊流域过程及营养驱动下的演变过程；（4）重建了末次盛冰期以来浮游动物枝角类碳源的演变历史，依据枝角类13C-水体溶解性CO2间关系模型，定量反演了末次盛冰期以来湖泊水体CO2浓度的变化趋势，揭示了气候-CO2浓度-流域植被变化对湖泊生态系统的影响机制。项目到目前为止共发表研究论文7篇，包括SCI论文6篇，中文论文1篇。项目培养博士研究生1人。项目执行期间，与英国和澳大利亚的大学开展了广泛的国际合作交流。参与了多次国内外的相关学术研讨会。项目研究较好地完成了预期目标，尚有一些后续研究和成果待完成。项目研究为开展高山湖泊古生态研究提出了晚第四纪尺度浮游动物稳定碳同位素的新指标证据，为理解未来气候变化趋势及其对生态系统的影响提供了重要参照。