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辐射的变化及其影响
光是淡水生态系统的主要控制因子,云层和沿岸植被的遮蔽、水体的浊度、藻类数量以及水体中溶解有机质(DOM)的多少等都会影响到水中光照度的变化。
光强及光在水中的穿透能力影响着水生生物的生长、发育、分布、行为和初级生产力等。
光质组成的变化对生物也能造成影响,特别是近年随着臭氧层的破坏,紫外辐射增强,对全球生态系统的影响日趋严重。
紫外线辐射的影响
研究表明,紫外线辐射的增强对淡水生态系统有普遍的影响,主要体现在以下几方面:
在淡水生物丰富的中纬度温暖区域,每10年紫外线辐射增加10-20%(Kerr et al., 1993)。淡水水域深度远不及海洋,能为生物提供的生存空间有限,生物更易暴露在紫外线辐射下,因此,所受影响可能远大于海洋。
不同生物对紫外线辐射的反应不同(Xiong et al., 1996)。对于游泳生物来说,积极的躲避可能是最快的选择。如一些生物为了避免紫外线辐射的损害,能通过垂直移动逃到深的地方,因此,浅水区域生物更易受害。
由于生境限制而无法躲避或固着生活型生物,还能采取其他方法,如形成光保护色素(Xiong et al., 1996)。研究表明,丝状蓝藻由于可形成光保护色素而不受紫外线影响,绿藻则受影响较大。
一些生物有较强的DNA修复功能,可以修复紫外辐射造成的损伤。然而,缺乏这些适应机制的生物相对容易受到紫外辐射的伤害。
紫外辐射除了直接影响生物外,还可通过改变竞争和捕食等影响生态系统。如草食者种群可能因为藻类产量下降或不可食厚壁种类的增加而得不到食物,致使种群数量下降(Xiong et al., 1996)。具有光保护色素饵料生物所占比例的增加则可能有利于视觉型捕食者的捕食。
紫外线辐射影响与湖泊地理位置和水体中溶解有机质(DOM)也有关。在高山、极地等冷水型湖泊中,生物产量不高,生物调节不强;而高产湖中,生物调节可以减少紫外辐射的直接作用。溶解有机质是弱化紫外线辐射的主要因素。干旱和人为酸化减少了溶解有机质水平,增加了紫外线辐射的穿透深度。
气体溶解度变化及其影响
与陆栖生物环境不同,水体中含氧量是大气氧含量的1/25-1/30,一般只有7mL/1000 mL。
水中溶解氧的含量还与温度、盐度、深度、有机质浓度、水生植物和水体动态性等诸多因素有关,变化幅度较大。
因此,气候变化导致水环境条件的改变,必然引起水体中溶解氧含量的变化,进而影响水生生物的时空分布和群落组成。
水温升高会使氧气溶解度降低(表),生物的新陈代谢加快,这两者都对水体溶解氧含量产生负面的影响。
鱼是让水流过鳃而获得氧的,在低氧环境情况下,为了获得足够的氧气,鱼只有消耗更多的能量来增加鳃的过水量,因而就需要消耗更多的氧气。这种恶性循环,很容易导致在高温情况下鱼类因缺氧而死亡的现象。