溶解性有机碳与微塑料对甲壳类浮游动物资源利用效率的生物多样性效应削弱机制研究

本研究通过中宇宙实验探讨溶解性有机碳(DOC)和微塑料(MP)对甲壳类浮游动物生物多样性(包括物种丰富度和功能丰富度FRic)、体型大小与资源利用效率(RUE)关系的影响。研究发现DOC提升物种多样性但削弱功能多样性对RUE的促进作用，揭示了环境变化通过改变高阶生物多样性效应影响生态系统功能的新机制，为湖泊生态保护提供理论依据。

　　

随着城市化进程加速，溶解性有机碳(DOC)和微塑料(MP)大量输入湖泊生态系统，严重威胁水生生物多样性和生态功能。尽管已有研究表明生物多样性对生态系统功能具有正向效应，但环境变化如何改变这种关系仍不明确。甲壳类浮游动物作为水生食物网关键环节，其资源利用效率(RUE)直接反映生态系统功能水平，而DOC和MP对其影响机制尚存争议。

云南大学研究人员在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表研究，通过为期两月的2800L中宇宙实验，设置对照组(C)、DOC处理组(15mg/L)、MP处理组(5g/桶)和DOC+MP复合处理组，系统分析了23种甲壳类浮游动物的物种多样性、功能性状(包括摄食类型、栖息地选择等5类特征)和RUE(以浮游动物与浮游植物生物量比值表征)的关系。研究采用方差分析和线性回归等统计方法，结合功能多样性指数(FRic/FDis等)计算，揭示了环境胁迫对生物多样性-生态系统功能关系的高阶影响。

3.1 生物多样性响应
DOC单独及复合处理显著提升物种丰富度(较对照增加37.5%)和功能丰富度FRic，但MP单独处理无显著影响。这表明DOC通过促进细菌和藻类生产间接支持浮游动物多样性，而MP可能因摄食规避未产生直接毒性。

3.2 RUE与体型变化
DOC处理使浮游动物RUE提升42%，体型增大28%，符合"体型效率假说"(size-efficiency hypothesis)。MP处理组则无显著变化，证实DOC通过缓解紫外线损伤和提升食物资源可用性产生正向效应。

3.3 关系重构效应
关键发现显示：DOC+MP处理使功能丰富度FRic与RUE的回归斜率降低83%，显著弱化生物多样性效应；DOC单独处理使体型-RUE关系斜率下降45%，表明环境变化会异步改变功能性状与生态效率的关联强度。

4.2 机制讨论
研究创新性指出：DOC虽增加浮游动物多样性，但通过改变物种间功能互补性(如摄食策略差异)削弱了多样性对RUE的促进作用。MP则可能通过物理干扰(如摄食器官损伤)降低个体资源转化效率。滇池案例证实，DOC输入导致化学需氧量(COD)上升与MP污染协同作用，可能加速生态系统功能退化。

该研究首次揭示环境污染物可通过"生物多样性效应衰减"途径(而非单纯物种丧失)影响生态系统功能，为湖泊管理提供新视角：保护措施需同时关注物种组成变化和功能性状响应。未来研究应拓展至多营养级食物网，评估DOC-MP复合胁迫对生态系统服务的长期累积效应。