Ecology Letters | 淡水生態系統中的多重脅迫互作——基於2396個實驗的系統性綜述

2024-06-30 11:00
生態學文獻分享

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/ele.14463

淡水生態系統承載了大量的生物多樣性，並提供了至關重要的生態系統服務。然而，人類活動對這些系統造成了嚴重威脅。淡水生態系統，如湖泊、河流和溼地，直接受到過度捕撈和水文改造的影響，同時還會積累來自周邊環境的細小沉積物和有毒化學物質。氣候變化進一步加劇了這些問題，例如全球變暖會促進許多外來物種的傳播和影響，環境脅迫會通過生理代償機制改變有機體對化學脅迫的敏感性，有毒污染物則可能附着在懸浮顆粒或塑料顆粒上，使其擴散範圍更廣。這些複雜的相互作用增加了生態系統管理和環境風險評估的難度。瞭解這些脅迫的相互作用，可以幫助更準確地預測全球變化的影響，並制定有效的淡水生態系統管理策略。

本期推薦的系統性綜述是迄今爲止最全面的淡水多重脅迫的研究綜述。研究使用了一種新穎的機器學習框架，從超過235,000篇文獻中篩選出2396個涉及了多重脅迫的實驗。這些實驗涉及的脅迫種類繁多，共909個具體脅迫被劃分爲31類，並提供了一個交互式數據集供公衆使用。

數據集網址：

https://jamesaorr.shinyapps.io/freshwater-multiple-stressors/

實驗概況

綜述發現，自1990年代以來，淡水多重脅迫實驗的發表數量顯著增加，實驗數量的增長速度超過了總體學術出版物的增長速度。研究涉及73個國家，其中中國、美國、加拿大和西班牙的實驗數量佔總數的一半以上。

約79%的實驗在實驗室中進行，16%的實驗在室外微宇宙系統（如中觀生態系統）中進行，5%的實驗在田間進行。這些實驗的持續時間從短期（少於一週）到長期（超過一年）不等。大多數實驗（約77%）關注個體、種羣水平的反應，只有少數實驗（約12%）專注於羣落或生態系統水平。

77%的實驗只研究單一物種，尤其是魚類研究。大多數實驗（73%）只模擬了兩個脅迫，但有21個實驗研究了十個及以上的脅迫。

脅迫的多樣化

從分類上來說，實驗中總共涉及6118個脅迫處理，這些被分類爲909個具體脅迫，分屬於31個類別。五種最常見的脅迫分別是增溫（441次）、銅（260次）、鎘（248次）、富營養化（218次）和鋅（152次），這些脅迫佔所有脅迫處理的20%以上。

從性質上來說，化學脅迫佔75%，物理脅迫佔17%，生物脅迫佔3%。化學脅迫的多樣性也很高。20世紀90年代之前，幾乎所有的脅迫處理都是化學脅迫；但自2010年以來，化學脅迫的比例逐漸下降到約60%，而物理-化學脅迫（如納米顆粒和微塑料）的比例上升到約10%。

理想的多重脅迫實驗設計

基於前述結果，本綜述提供了一個框架，幫助澄清實驗檢測到的統計互作是否與所關注的脅迫互作一致，並概述了與任何系統相關的多重脅迫實驗設計的一般指南。最後，強調了更好地理解面臨多重脅迫的淡水生態系統所需的研究方向，包括改進實驗設計和方法、開展更多的長時序研究、鼓勵跨學科合作等。

圖1. 實驗概況。

圖2. 理解內在脅迫互作與實驗檢測的統計互作之間模糊關係的框架。

圖3. 根據研究主題設計多重脅迫實驗的待選方案。