青藏高原东北部更尕海近2000年湖泊生态系统演化与气候变化

The evolutions of lake ecosystems in the past 2000 years have been key scientific issues in recent global changes studies. The lake ecosystems in the Qinghai-Tibetan Plateau are fragile, and are sensitive to climate changes. In this project, we choose a shallow, macrophyte-dominated lake, i.e. Genggahai Lake from the northeastern Qinghai-Tibetan Plateau as our study site. Chronological frame of a core drilled from the lake can be established through multi-dating methods of AMS C-14, Pb-210 and Cs-137. The evolution history of major aquatic flora and fauna communities over the past 2000 years will reconstructed based on analyses of total organic carbon (TOC) content, total nitrogen (TN) content, and biologic macrofossils (including cladocerans, mollusk shells, diatoms and aquatic plant remains). The structure, organization and biodiversity of the lake ecosystem will be clarified by multiple statistical methods. Combining with the results of modern hydrological environment investigations and the published paleoclimate records from this area, the response mechanisms of lake-ecosystem evolutions to climate changes at different time scales will be investigated. This research will play an important role in understanding of the ecosystem evolutions of macrophyte-dominated lakes and the potential forcing mechanisms on Qinghai-Tibetan Plateau, and will contribute to the strategy for the protection and restoration of lake ecosystems.

过去2000年湖泊生态系统演化是全球变化研究的重要内容。青藏高原湖泊生态系统脆弱，对气候变化响应敏感。项目选择青藏高原浅水草型湖泊—更尕海为研究对象，采用 AMS C-14、Pb-210和 Cs-137等测年手段建立更尕海沉积岩芯的年代序列，分析岩芯中枝角类、软体动物壳体、硅藻、沉水植物化石组成以及总有机碳和总氮含量变化，重建近2000年湖泊水生动植物群落演化序列，利用多种统计方法阐明生态系统结构、生物多样性等的演变过程。结合湖泊现代水文环境调查结果以及区域已经发表的古气候记录，分析不同时间尺度上湖泊生态系统演化对气候变化的响应机制。项目的开展有助于理解青藏高原浅水草型湖泊生态系统的长期演化模式与机理，为制定湖泊生态系统保护和恢复策略提供科学依据。

本项目选择青藏高原东北部更尕海为研究对象，通过分析沉积岩芯中多种微体古生物化石遗存，重建过去几十年、近2000年和全新世湖泊中枝角类、软体动物、硅藻与沉水植物群落种类组成、丰度的变化历史；结合岩芯其他理化指标（总有机碳、总氮）、现代过程调查结果、器测资料以及区域其他气候记录，阐明湖泊生态系统结构、生物多样性演变与环境因子的关系，分析不同时间尺度上更尕海生态系统演化对气候变化的响应机制。结果显示，温度是过去几十年、近2000年湖泊生态系统演化的主导因素，然而1900 AD之前的自然增温和其后的全球变暖对湖泊生态系统的影响存在显著的差异。在自然状态下，温度的上升会促进湖泊中沉水植物和附着在其上浮游生物的生长，提高湖泊生物量和生物多样性；然而，近百年来，全球急剧增温，以及大气氮沉降等营养物质的输入进而导致湖泊中的沉水植物逐渐被浮游藻类取代，生态系统服务功能急剧退化。此外，本研究还显示，全新世更尕海水位与流域湿度变化存在显著差异，特别是在全新世早期（11.3-8.6 kyr cal BP），研究区同时出现较高的水位和较低的陆地植被覆盖度和湿度的现象。更尕海全新世早期较高的水位可能是主要响应于亚洲季风的增强（可能主要是印度季风）和季风降水的增加；同时期流域较低的植被覆盖度和湿度，可能主要与强烈的蒸发作用有关。基于上述工作，发表标注本项目的SCI论文6篇。综上所述，本项目研究计划得到了有效执行，研究成果可以为保障现代全球升温背景下青藏高原湖泊生态安全提供科学依据。