亟须多方统筹协调,积极应对内陆水体盐碱化加剧问题
全球气候变化导致内陆水体盐碱化加剧,将会对水生态系统生物多样性、结构与功能造成不利影响。因此,亟须各领域学者在局部与全球尺度开展多方合作研究,为解决内陆水体盐碱化问题提供科学指导和应对策略。
内陆水体盐碱化趋势加剧
气候变化将极大改变全球的温度和降水模式,从而加剧水体盐碱化,尤其在温带大陆以及地中海气候带地区更为明显。引起水体盐碱化加剧的原因主要有以下几个方面:
1)降水量下降,蒸发量上升
根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告(2014),预测21世纪末,地中海气候带降水量和蒸发量将分别降低和增加25-30%,径流量的下降幅度也将达到30-40%,进一步增加该区域湖泊的盐碱化程度。
2)干旱区面积增加
预测结果表明,从2000年到2100年,全球干旱地区面积将增长一倍,达到全球土地面积的50%。
3)灌溉用水量增长
未来人口数量的上升会刺激食物需求的增加,且半干旱地区的农业产业结构有从畜牧业养殖转向农作物种植的趋势,这一转变将导致灌溉用水量需求大幅度增加,加剧水体盐碱化。
水体盐碱化对水生态系统构成威胁
水体盐度的增加,以及短暂甚至永久性的干涸,会对内陆水体生物多样性与生态系统功能构成威胁。中国西北地区湖泊的研究结果显示,盐度升高会导致生物多样性急剧减少、食物链缩短和食物链平均营养等级降低,最终造成生态系统功能丧失(图1)。
图1 食物网沿盐度梯度变化概念图(西藏45个湖泊数据调查结果显示,水体中盐度达到阈值之后会导致水生态系统发生剧烈变化。随着鱼类的消失,以蚤属为代表的枝角类成为优势,之后卤虫成为优势种,这样的变化对湖泊生态系统产生极大的营养级联效应)。
1)对西藏湖泊水体的研究表明,当水体盐度达到一定阈值时,水生态系统将发生非线性突变,即水体盐度在浓度临界值时,其微小变化将使水生态系统结构和功能产生巨大变化。但是,水体盐度阈值随气候变化的迁移轨迹有待进一步研究。
2)除了温度和蒸发引起的变化外,海平面上升还将增加对沿海泻湖的咸水输入,某些淡水湖泊可能会变成咸水湖泊,对水生态系统的生物多样性、结构和功能产生影响。
3)全球变暖将进一步增加极端天气事件的发生频率和持续时间,例如干旱、热浪和海水入侵,这将进一步增加水体盐度甚至可能超过内陆水体和沿海泻湖中生物的耐受极限,引发生物灾难。
加强内陆水体盐碱化研究
淡水生态系统对一些压力(比如,气候变化)的响应研究已取得诸多进展,但是有关水体中盐分浓度对内陆水体和沿海泻湖的影响研究还比较缺乏。
目前,许多湖泊呈现出盐度持续增加的趋势,包括从淡水湖泊变为咸水湖泊、咸水湖泊盐度进一步增加。同时,盐度与其他胁迫因素的交互作用(温度、营养物质和营养盐组成的类型)尚不明确。因此,我们呼吁:
1)跨学科和多方面的技术与方法相结合,开展合作研究以填补重要领域的关键空白;
2)统筹协调,建立全球通用的采样、实验和建模标准,开展跨气候区和生物地理区系的科研合作,以召开网络科学会议形式(尤其在目前全球大流行时期),减少碳足迹(各类生产或活动过程引起的温室气体排放)。
总之,在区域和全球范围缓解内陆水体盐碱化的加剧及其带来的水生态系统负面影响,并提供科学有效的解决方案,需要水文学家、生态学家、建模员、经济学家、工程师、社会科学家之间的通力合作,以及政治家、非政府组织和公民的积极参与。
本文内容来自 Cell Press 合作期刊 The Innovation 第二期发表的Commentary文章 “Salinization increase due to climate change will have substantial negative effects on inland waters and freshwater resources: A call for multifaceted research at the local and global scale” (投稿:20200428;接受:20200721;在线刊出:20200804;
DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2020.100026)
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原文链接:https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(20)30030-8
作者简介
Erik Jeppesen:
国际著名湖泊学家、丹麦奥胡斯大学教授,主要研究领域为水生态学、气候变化、水体修复以及富营养化控制。发表SCI论文超过700篇,包括Science, PNAS, Nature Climate Change,Nature Geoscience,Trends in Ecology & Evolution等期刊论文,在ISI-WEB引用超过2万次(谷歌学术引用超过4.7万次),为生态学与环境科学领域前千分之一高被引作者。担任Ecosystems,Freshwater Biology等多个SCI期刊的编委。2007年,Erik Jeppesen教授作为政府间气候变化专门委员会(IPCC)成员之一被授予诺贝尔和平奖。2010年,获得国际湖沼学会颁发的Naumann-Thienemann奖章。