城市的發(fā)展促進了人類文明和社會經(jīng)濟的發(fā)展，世界上絕大多數(shù)城市是沿河而建，21世紀以來我國東南沿海地區(qū)城鎮(zhèn)化建設(shè)取得了巨大成績，然而快速城市化進程中環(huán)境與發(fā)展的矛盾突出。
由城市化引起的土地利用變化，不僅會改變周圍物理、化學(xué)環(huán)境條件，還會對水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生多重影響；例如，不合理的人類活動導(dǎo)致一些城市化流域出現(xiàn)水環(huán)境惡化、水生態(tài)退化和生物多樣性喪失等問題，進而威脅到水資源利用、水安全保障和水文化建設(shè)。
浮游植物是水生態(tài)系統(tǒng)重要的初級生產(chǎn)者，在物質(zhì)循環(huán)、污染物降解和水體自凈等方面發(fā)揮基礎(chǔ)和關(guān)鍵作用。絕大多數(shù)淡水浮游植物是單細胞生物、對環(huán)境變化敏感，它們的變化不僅能夠反映水生生態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)，還可以影響水生生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。
然而，在亞熱帶地區(qū)小流域中，人類活動驅(qū)動的城市化對河流浮游植物群落的影響過程、效應(yīng)和機制尚不清楚。
中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所水生態(tài)健康研究組(楊軍團隊)自2011年起建立了典型城市化小流域生態(tài)觀測站。
該研究中，選擇廈門市第二大河流(后溪)流域為研究區(qū)，沿著城市化梯度設(shè)置采樣站位，從2013到2018年連續(xù)6年進行干、濕季采樣，對浮游植物群落結(jié)構(gòu)和功能進行了研究。共鑒定浮游植物318種，隸屬7門120屬，主要以硅藻、綠藻、藍藻為主；發(fā)現(xiàn)城市化水平對浮游植物群落結(jié)構(gòu)(生物量、群落組成和多樣性)和功能(資源利用效率)均有顯著影響。
進一步分析表明，浮游植物群落在后溪上游(飲用水水源保護區(qū))、中游(半城市化區(qū))和下游(城市化區(qū))的種類組成差異顯著，由上游的綠藻優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)橄掠蔚墓柙鍍?yōu)勢。從上游到下游，硅藻生物量顯著增加、綠藻和藍藻生物量顯著下降；浮游植物多樣性和資源利用效率顯著降低。
浮游植物資源利用效率與物種數(shù)呈顯著正相關(guān)，與均勻度指數(shù)呈顯著負相關(guān)；浮游植物物種數(shù)對資源利用效率的影響在多樣性較低的下游群落中更強，說明城市化通過減少浮游植物生物多樣性降低浮游植物資源利用效率。
流域城市建成區(qū)面積百分比、水體流速、濁度、總氮、氨氮、總磷、磷酸鹽等環(huán)境因子與浮游植物生物量、多樣性和資源利用效率顯著相關(guān)，其中資源利用效率對環(huán)境因子的響應(yīng)更強；表明城市化通過改變土地利用和水體物理化學(xué)條件，直接或間接地影響浮游植物群落結(jié)構(gòu)和功能。
該研究揭示了流域城市化對河流浮游植物群落結(jié)構(gòu)和功能的影響過程與效應(yīng)，表明城市化通過改變環(huán)境進而降低浮游植物資源利用效率。研究結(jié)果為我國東南地區(qū)流域綜合管理、河流水資源可持續(xù)利用和水生態(tài)保護修復(fù)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。
研究結(jié)果以“Urbanization reduces resource use efficiency of phytoplankton community by altering the environment and decreasing biodiversity”為題發(fā)表于生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域國際期刊 Journal of Environmental Sciences, 2022, 112, 140-151。中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所碩士研究生楊義剛為第一作者，楊軍研究員為通訊作者。該研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、國家自然科學(xué)基金和福建省自然科學(xué)基金等項目的資助。
原標題：城市環(huán)境所在城市化對河流浮游植物群落結(jié)構(gòu)和功能的影響方面取得進展
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