近日,2014级硕士研究生康文刚作为第一作者以“Assessing the impact of long-term changes in climate and atmospheric deposition on a shallow alpine lake from southeast Tibet”为题,围绕气候变暖与大气氮沉降对滇西北高山湖泊的长期影响,在国际SCI期刊《Science of the Total Environment》(影响因子:4.61,二区TOP期刊) 发表了最新研究成果。
近年来,大量研究表明气候变暖和大气氮沉降已经对全球高山偏远地区的湖泊及其流域产生了显著影响,目前国内外学者对这两个驱动因子对生态环境的影响强度及其相互作用认识存在较大争议。其中难点主要在于两者作用增强存在明显的时间同步性(如过去几十年里全球变暖与沉降通量增加均较为明显),同时大部分研究缺少能够有效指示大气氮沉降过程的代用指标。基于湖泊沉积物的古湖沼学方法为探究该问题提供了重要的研究载体,沉积物氮同位素(δ15N)已被广泛用于示踪区域大气氮沉降的长期变化,然而对这一混合信号的解译需要考虑流域过程等因素的差异影响。由于大气传输过程不仅导致了高山地区活性氮沉降通量的增加,还携带了重金属 (如汞)等污染物信号,因此高山地区湖泊沉积物的重金属记录可以反映大气沉降过程的变化历史。
云南西北地区位于青藏高原东南缘,地处东亚和南亚两大氮沉降热点地区的交汇地带。同时高海拔地区受人类活动的直接干扰小且气候变暖显著,是评估气候变暖与大气氮沉降对生态系统长期影响的理想研究区。本研究以老君山太极湖为例,通过沉积物钻孔多指标分析(如δ15N, Hg, 叶绿素a和硅藻),重建了湖泊近300年的生态演化历史,并利用多元数理统计分析方法识别了主要的环境压力及其相互作用强度。本研究揭示了青藏高原东南缘在大气沉降的背景下,气候变化和流域过程对湖泊水体理化过程和藻类变化的显著影响,强调了近几十年来湖泊外部环境压力和内部过程增强的耦合关系对氮同位素信号富集的调控影响。
主要研究结果包括: 1) 1860s后人类活动排放带来的大气Hg沉降开始增加,并在1960s后增速明显,同期大气氮沉降导致沉积物δ15N信号出现偏负趋势;2)在20世纪70年代开始,由于湖泊有机质的增加和减弱的流域侵蚀作用等过程的影响,造成δ15N出现显著富集信号;3)大气沉降和水体酸化作用影响了流域-湖泊的碳传输过程,造成水体总有机碳(TOC)持续降低;4)气候变暖通过缩短湖泊结冰期等过程,促进了湖泊藻类生物量和沉积物有机质的持续增加。5)硅藻群落变化受大气沉降过程和和水体酸化的影响,出现了较为典型的嗜酸性物种。
本研究主要工作在云南师范大学高原地理过程与环境变化实验室完成,同时与加拿大渥太华大学、女王大学开展了国际合作。本研究得到科技部国家重点研发计划“全球变化及应对”专项课题(2017YFA0605202)、教育部科学技术研究项目(213034A)和国家自然科学基金项目(41171048, U1133601)的联合资助。
论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969718335034