基于物种功能性状的季节性冰封湖泊轮虫群落构建机制

A large number of lakes in northeastern China have a long frozen period in winter, and research on community assembly enables enhanced maintaining biodiversity and understanding ecosystem functioning in long-term ice-covered ecosystems. In community ecology, trait-based research has greatly increased people's understanding of community assembly. Rotifers are one of the main components of freshwater zooplankton and its functional traits are sensitive to local abiotic and biotic changes, thus, the use of trait-based approaches could potentially predict changes of both species and communities along environmental gradients. In this study, we will construct a rotifer trait matrix related to feeding and predator defense to investigate spatial–temporally functional trait patterns of rotifer communities in four seasonally ice-covered lakes in northeast of China. Based on the correlation between the rotifer functional traits and species abundance distribution, the important role of rotifer traits in the interpretation of the community assembly mechanism will be analyzed. We will investigate abiotic and biotic environmental factors, including lake morphology, watershed land use, physicochemical variables, food availability, competition and predation, elucidating the seasonal contributions of environmental filtering and biotic interactions influencing the determinant assembly process of the rotifer community, in order to ascertain the community assembly mechanism of rotifers in ice-covered lake ecosystems.

我国北方地区的众多湖泊冬季具有较长的封冻期，对长期冰封生态系统中关键生物群落构建机制的研究是维护生物多样性和理解生态系统功能的关键环节。以功能性状为基础的群落生态学研究极大地增加了人们对物种群落构建机制的了解，轮虫作为浮游动物的重要组成部分，其功能性状对环境中生物和非生物环境因子的变化敏感，对群落和种群沿环境梯度的演替具有许多潜在的指示作用。本项目以我国东北地区四个典型季节性冰封湖泊的轮虫群落为研究对象，探究与轮虫摄食和反捕食防御等功能相关的性状的时空差异，根据轮虫功能性状与群落物种多度分布的相关关系，分析轮虫功能性状在解释群落构建机理中的重要作用；结合对湖泊形态特征、流域土地类型、水体理化环境等非生物环境因子以及食物资源、竞争和捕食压力等生物因子的调查，分析冰封湖泊环境筛选和生物间相互作用在不同季节轮虫群落构建中的相对重要性，最终阐释冰封湖泊轮虫群落的构建机制。

我国北方地区的众多湖泊冬季具有较长的封冻期，对长期冰封生态系统中关键生物群落构建机制的研究是维护生物多样性和理解生态系统功能的关键环节。以功能性状为基础的群落生态学研究极大地增加了人们对物种群落构建机制的了解，轮虫作为浮游动物的重要组成部分，其功能性状对环境中生物和非生物环境因子的变化敏感，对群落和种群沿环境梯度的演替具有许多潜在的指示作用。本项目2019-2021年对查干湖、镜泊湖、龙虎泡、五大连池四个季节性冰封湖泊轮虫群落进行研究，共采集轮虫44种，隶属于10科25属，计算了轮虫的丰度、Shannon多样性、Pielou均匀度指数和物种丰富度存在时空差异，筛选了体积、头冠类型、咀嚼器类型、摄食模式、被甲类型和防御行为等6种与轮虫摄食和反捕食防御等功能相关的性状，并对其进行了时空差异比较，比较了功能丰度、功能均匀度和功能离散度等功能多样性指数的空间差异及其与轮虫生态系统功能的关系，结合对湖泊形态特征、流域土地类型、水体理化环境等非生物环境因子以及食物资源、竞争和捕食压力等生物因子的调查，发现湖泊流域内土地利用类型和水体的富营养化程度是影响轮虫群落构建的主要非生物环境因子，浮游植物的运动能力及枝角类的竞争作用是影响轮虫功能性状的主要生物因子。轮虫的功能多样性可以显著影响其生态系统功能，轮虫功能丰富度与资源利用率呈显著正相关，并且其相关性在多样性相对较低的区域(镜泊湖)更为显著，表明多样性对资源利用率的影响在多样性较低的群落中影响更大。