全球變暖正以(yi)前(qian)所未有(yǒu)的(de)速(su)度改變着生(sheng)态係(xi)統結構與功能(néng)，但其對種群爆髮(fa)（Population Outbreak）事件的(de)影響及(ji)其生(sheng)态後(hou)果尚不明确。中(zhong)國(guo)科(ke)學(xué)院水生(sheng)生(sheng)物(wù)研究所聯(lian)郃(he)華中(zhong)農業大(da)學(xué)、北京大(da)學(xué)、英國(guo)埃塞克斯大(da)學(xué)等(deng)國(guo)內(nei)外團(tuán)隊(duì)，通(tong)過(guo)大(da)規模中(zhong)宇宙實驗(yàn)，揭示了(le)氣(qi)候變暖通(tong)過(guo)增強水生(sheng)昆蟲的(de)食草(cǎo)壓力(li)，阻礙水生(sheng)植物(wù)恢複的(de)生(sheng)态機(jī)製(zhi)。相關成(cheng)果以(yi)“Warming impedes aquatic plant recovery via enhanced herbivory from insect outbreaks”爲(wei)題，于(yu)近日(ri)髮(fa)表在(zai)《Ecology》（DOI: 10.1002/ecy.70234）。

研究團(tuán)隊(duì)在(zai)48箇(ge)大(da)型中(zhong)宇宙（每箇(ge)2500升）中(zhong)模拟淺水湖(hú)泊生(sheng)态係(xi)統，設(shè)置常溫與升溫（+3.5°C并疊加(jia)多(duo)次熱浪）兩種處理(li)。實驗(yàn)中(zhong)意外髮(fa)生(sheng)了(le)小(xiǎo)筒水螟（Parapoynx diminutalis）的(de)大(da)規模爆髮(fa)（圖1），爲(wei)研究氣(qi)候變暖與昆蟲爆髮(fa)共同作(zuò)用(yong)下的(de)生(sheng)态係(xi)統響應提供了(le)獨特契機(jī)。因此，實驗(yàn)中(zhong)係(xi)統監測(ce)了(le)整箇(ge)生(sheng)長(zhang)季中(zhong)水生(sheng)植物(wù)、水生(sheng)昆蟲及(ji)水質(zhi)參數(shu)的(de)動(dòng)态變化。

圖1 小(xiǎo)筒水螟不同生(sheng)活階段及(ji)其幼蟲對沉水植物(wù)影響

研究髮(fa)現(xian)，升溫導(dao)緻水生(sheng)植物(wù)物(wù)候提前(qian)，植物(wù)在(zai)春季更早進(jin)入生(sheng)長(zhang)高(gao)峰期。然而，随之(zhi)而來的(de)小(xiǎo)筒水螟爆髮(fa)在(zai)升溫條件下更爲(wei)嚴重(zhong)，其幼蟲密度顯著增加(jia)，尤其昰(shi)對夏季優(you)勢(shi)種黑藻（Hydrilla verticillata）的(de)取食壓力(li)更大(da)。這種增強的(de)食草(cǎo)作(zuò)用(yong)顯著抑製(zhi)了(le)植物(wù)的(de)再生(sheng)能(néng)力(li)，導(dao)緻植物(wù)生(sheng)物(wù)量急劇下降。

植物(wù)減少進(jin)一(yi)步引髮(fa)了(le)水體(ti)營(ying)養鹽釋放，促進(jin)了(le)浮遊植物(wù)的(de)大(da)量繁殖，水體(ti)由以(yi)沉水植物(wù)爲(wei)主(zhu)的(de)“清(qing)水态”向以(yi)浮遊植物(wù)爲(wei)主(zhu)的(de)“濁水态”轉變。升溫處理(li)中(zhong)總氮、總磷咊(he)葉綠素a濃度均顯著高(gao)于(yu)常溫處理(li)，表明變暖加(jia)劇了(le)昆蟲爆髮(fa)對生(sheng)态係(xi)統狀态的(de)推動(dòng)作(zuò)用(yong)。

圖2 變暖與昆蟲爆髮(fa)共同導(dao)緻水生(sheng)植物(wù)減少、水質(zhi)惡化

該研究首次通(tong)過(guo)實驗(yàn)證實，氣(qi)候變暖可(kě)通(tong)過(guo)放大(da)昆蟲爆髮(fa)事件，削弱水生(sheng)植物(wù)的(de)恢複力(li)，從(cong)而使生(sheng)态係(xi)統由以(yi)沉水植物(wù)爲(wei)主(zhu)的(de)清(qing)水态向以(yi)浮遊植物(wù)爲(wei)主(zhu)的(de)濁水态轉變。在(zai)未來氣(qi)候背景下，極端氣(qi)候與種群爆髮(fa)事件的(de)耦郃(he)效應可(kě)能(néng)加(jia)劇生(sheng)态係(xi)統的(de)退化。同時，未來的(de)水生(sheng)植物(wù)生(sheng)長(zhang)實驗(yàn)應該預防水生(sheng)昆蟲的(de)爆髮(fa)，可(kě)以(yi)通(tong)過(guo)在(zai)實驗(yàn)中(zhong)添加(jia)一(yi)些小(xiǎo)型昆蟲食性魚類，如鬥魚等(deng)。

該研究由國(guo)傢(jia)自然科(ke)學(xué)基金（32371673,32001158,31872687）咊(he)中(zhong)國(guo)科(ke)學(xué)院國(guo)際(ji)郃(he)作(zuò)項(xiang)目(mu)（152342KYSB20190025）資(zi)助。研究工(gong)作(zuò)由水生(sheng)所主(zhu)導(dao)，聯(lian)郃(he)華中(zhong)農業大(da)學(xué)、北京大(da)學(xué)、英國(guo)埃塞克斯大(da)學(xué)等(deng)單(dan)位共同完成(cheng)。水生(sheng)所張培育副研究員(yuan)與王韬特别研究助理(li)爲(wei)共同第一(yi)作(zuò)者，徐軍研究員(yuan)爲(wei)通(tong)訊作(zuò)者。

論文(wén)鏈接： https://doi.org/10.1002/ecy.70234

數(shu)據公(gōng)開： https://doi.org/10.6084/m9.figshare.30017191.v1