《International Review of Hydrobiology》：Topic Modeling of Fatty Acid Studies: Evaluating Environmental Changes in Freshwater Ecosystems
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本文运用主题建模技术系统梳理了淡水生态系统中脂肪酸（FA）作为环境变化标记物的研究进展，揭示了12个研究主题的热度演变。研究发现，浮游生物高不饱和脂肪酸（HUFA）、生物膜环境胁迫响应等主题成为近年研究热点，标志着该领域正从描述性研究转向多应激因子下的生态系统功能解析，为水质生物监测提供了新视角。
脂肪酸在淡水生态系统环境变化研究中的演进与展望
摘要
脂肪酸（FAs）作为生物体内重要的结构和代谢分子，在生态学研究中具有多重应用价值。本文通过主题建模分析（Latent Dirichlet Allocation, LDA）对119篇文献进行系统性梳理，识别出12个研究主题，并依据时间趋势将其划分为热点、中性及冷点主题。研究表明，脂肪酸研究已从早期的营养级传递描述逐步拓展至环境胁迫响应机制解析，为淡水生态系统多应激因子监测提供了生物标记新范式。
1 引言
脂肪酸作为生化标记物在生态研究中的应用可追溯至20世纪80年代。早期研究集中于浮游动物营养限制效应，尤其是二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）等高不饱和脂肪酸（HUFAs）对水生消费者生长繁殖的影响。随着研究深入，脂肪酸分析逐渐与环境变化关联，成为指示水温、土地利用等应激因子的敏感指标。主题建模分析通过自然语言处理技术，量化揭示了该领域从描述性研究向功能化研究的转型路径。
2 方法
2.1 文献检索策略
基于Web of Science数据库，采用系统检索策略筛选出1984-2022年间119篇核心文献。检索词涵盖"脂肪酸""环境影响""生物膜""浮游生物"等关键词，并通过litsearchr包优化检索效率，排除医学、海洋生态学等非相关领域文献。
2.2 主题建模分析
采用潜在狄利克雷分配（LDA）模型对文献摘要进行主题聚类，经数据清洗（去除停用词、标准化术语）后生成12个主题。每个主题通过高频词共现模式人工标注研究范畴，如"浮游生物HUFAs""河流有机质脂肪酸"等。
2.3 主题相似性与热度评估
通过非度量多维尺度分析（nMDS）可视化主题间相似性，并以年均主题占比变化率划分热点（>0.1）、冷点（<-0.1）及中性主题。例如，"生物膜温度胁迫"与"季节性土地利用效应"因2015年后占比持续上升被列为热点主题。
3 结果与讨论
3.1 主题分布特征
12个主题覆盖从底栖动物脂类测定到污水标记物检测等多维度应用（表1）。其中，"无脊椎动物总脂质"和"水蚤食物质量"等早期主题在2000年前后出现研究高峰，而"鱼类组织脂肪酸"和"浮游生物HUFAs"则呈现持续活跃态势。
3.2 主题演进趋势
冷点主题（如"污水/污泥FA标记物"）在1999-2007年间出现多个峰值，其后因稳定同位素等技术替代而热度衰减；热点主题则与气候变化关联紧密，如"生物膜环境胁迫"主题通过脂肪酸谱变化成功构建溪流水温生物监测模型。值得注意的是，中性主题（如"沉积物FA标记物"）虽无显著增长，但仍维持稳定产出，体现其基础研究价值。
3.3 研究范式转型
脂肪酸研究呈现出从生化描述到生态功能解析的明显轨迹：早期工作聚焦FA在浮游植物-浮游动物营养传递中的标记作用，而近年研究则强调FA在多重胁迫（如富营养化与气候变暖协同效应）下的生理响应机制。这种转型契合淡水生态学对多应激因子系统性评估的需求，但当前关于温度对HUFA合成影响的研究仍存在结论分歧，需通过多生物标记物（如氨基酸、稳定同位素）联用进一步验证。
4 展望
未来研究应重点开发针对特定应激因子（如农业径流、城市污水）的FA指纹图谱，结合机器学习等算法提升多因子甄别能力。同时，跨生态系统FA迁移研究将有助于揭示景观尺度上的环境变化传导机制，为淡水生态系统恢复提供理论支撑。
