从外部压力到内部驱动力：人为干扰与正反馈机制引发深湖生态系统的重大转变

《Freshwater Biology》：From External Pressure to Internal Drivers: Anthropogenic Disturbance and Positive Feedback Trigger Deep Lake Regime Shifts

深水湖泊生态转变机制研究以我国最大深水湖泸沽湖为对象，通过率变化分析、F-统计和随机森林模型发现，1990年代入侵鱼类和2010年代磷富集分别触发两次生态转变，后者存在沉积物-水柱正反馈机制：缺氧释放沉积物磷→促进藻类增殖→加剧缺氧→形成恶性循环。该研究揭示贫营养深水湖易受内部反馈驱动发生 regime shift，管理需阻断正反馈链条。

　　

摘要

1. 水生生态系统中的生态转变引起了广泛关注。尽管研究主要集中在浅水湖泊上，但深水湖泊中的此类转变仍较少受到研究。本研究探讨了影响中国最大深水淡水湖泊——福仙湖生态转变的机制。尽管有严格的营养输入管理措施，该湖泊仍出现了蓝藻水华和藻类快速生长现象。
2. 我们利用变化率分析、F统计量和随机森林回归模型，研究了过去一个世纪中硅藻、蓝藻和地球化学元素的变化趋势，以确定生态转变的时间及其相关因素。
3. 我们在20世纪90年代和21世纪10年代发现了两次显著的生态转变。这两次转变都伴随着总有机碳（TOC）的增加、水层下部缺氧以及蓝藻数量的增加。90年代的转变主要与入侵鱼类物种有关，而10年代的转变则与磷元素富集有关。
4. 值得注意的是，磷元素富集并非主要由外部营养输入引起，而是由内部正反馈机制导致的。具体来说，水层下部缺氧促进了沉积物中磷的释放，在混合过程中加速了藻类生长，从而增加了对氧气的需求。这种反馈进一步改变了营养物质的动态，有利于藻类生物量的增加，尤其是蓝藻，并可能最终引发生态系统的转变。
5. 这些结果表明，即使是贫营养的深水湖泊也容易发生生态转变，这强调了打破正反馈机制对于有效管理的重要性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可应合理要求向通讯作者索取。