富营养化与牧食作用对浅水湖泊沉水植物丰度的复合影响研究

Both nutrient and herbivory have been demonstrated to play crucial roles in determining abundances of submerged macrophytes in shallow lakes. However, few studies have investigated the synergistic effects of these two factors. Therefore, there is still negligible knowledge about how synergistic effects of nutrient and herbivory will affect submerged macrophytes abundances. In this project, we will conduct several mesocosm experiments to investigate the impacts of herbivory on individuals and communities of submerged macrophytes at different water nutrient levels. Our aims are to understand: 1) whether there are interactive effects between water nutrient and herbivory on submerged macrophytes; 2) whether the herbivory is the trigger of rapid collapse of submerged macrophyte communities in eutrophic lakes; 3) the mechanism and consequences of synergism between nutrient and herbivory in affecting the submerged macrophytes. This project will tremendously improve our understanding of the process and mechanism driving decline of submerged macrophytes in shallow lakes，as well as provide valuable knowledge and insights for the protection and restoration of these lakes.

已有的研究表明水体营养水平和动物牧食是影响浅水湖泊沉水植物丰度的两个重要因子。然而，它们的复合作用对沉水植物的影响却极少受到关注，这种复合作用影响沉水植物的机理和后果尚不清楚。本项目拟采用实验生态学方法，在不同营养条件下培养沉水植物并进行牧食处理：通过测定和分析牧食作用对沉水植物个体生长和群落丰度的产生的效应，明确营养水平与动物牧食对沉水植物丰度的影响是否存在交互作用，阐明动物牧食是否为富营养湖泊沉水植物快速消亡的触发因子；通过分析实验系统中水体理化指标、浮游植物丰度、附着藻丰度、牧食强度与沉水植物丰度指标的关系，揭示湖泊富营养化和动物牧食的联合作用影响沉水植物丰度的机制。本项目的实施可以进一步揭示湖泊富营养化过程中沉水植物衰退的机理，为我国湖泊管理和生态恢复提供科学依据。

沉水植物对维持湖泊生态系统功能和生物多样性发挥着重要的作用。随着湖泊富营养化，大量沉水植物退化甚至消失，湖泊转变为浮游植物占优势的浊水稳态。然而，湖泊富营养化过程中沉水植物退化的过程和机理仍没有完全认识清楚。动物牧食广泛存在与淡水和海洋生境中，是导致沉水植物消失和湖泊稳态转换的潜在因素，其与水体富营养化的联合作用对沉水植物的影响却极少受到关注。. 本项目采用实验生态学方法，在不同营养条件下培养沉水植物并进行牧食处理，通过测定牧食作用对沉水植物个体生长和群落丰度的产生的效应，分析富营养化和牧食作用对沉水植物生长和丰度的联合作用模式和机理。我们的研究表明：中等水平的营养增加促进沉水植物的生长，而牧食作用对沉水植物生长有不利影响；当不考虑营养增加对植物适口性的影响或者营养增加不改变植物适口性时，牧食作用与营养增加的联合作用模式为两者效应的加和；当营养增加提高沉水植物的适口性时，牧食动物会取食更多的沉水植物并且生长的更快，反过来进一步消耗更多沉水植物，即营养增加增强了牧食动物对沉水植物的下行控制效应，从而可能对沉水植物造成非常严重的危害。我们的研究结果完善了我们对富营养化过程中沉水植退化的驱动因子和机理的认识，可以为我国湖泊保护和管理提供科学支撑。