新挑戰：淡水鹽堿化

　　當前，全球內陸淡水水體鹽度普遍上升，這種現象被稱為“淡水鹽堿化綜合征”。有模擬預測顯示，淡水鹽堿化將成為未來全球的重要生態環境挑戰之一。

　　中國科學院城市環境研究所水生態健康研究組（楊軍團隊）發現，鹽度是塑造淡水微型真核浮游生物群落動態的主要驅動力。該研究為城市水體浮游生物群落生態以及鹽度小幅度變化的生態效應提供了新見解。相關成果近日在微生物領域國際期刊Microbiome上發表。

　　淡水鹽堿化成為趨勢

　　“人類可直接利用淡水，不能直接利用海水。淡水鹽堿化會嚴重影響飲用水資源，破壞基礎設施，例如，給水排水管道系統更容易腐蝕受損等。”中國科學院城市環境研究所研究員楊軍告訴《中國科學報》，“此外，在自然生態系統中，鹽堿化會危害淡水生態系統健康，高鹽度脅迫可導致淡水生物的適合度降低、畸形率增加、死亡率升高。”

　　淡水鹽堿化或鹽度升高會導致生物多樣性喪失、食物鏈縮短和食物鏈平均營養等級降低，從而對生態系統結構和功能造成不利影響。有模擬研究預測，淡水鹽堿化將逐漸成為未來全球面臨的重要生態環境挑戰之一。

　　4月12日，《生物地球化學》發表一項由美國馬里蘭大學進行的研究。該研究表明，環境中增加的鹽可以與土壤和基礎設施相互作用，釋放出大量金屬、溶解固體和放射性粒子的混合物。淡水鹽堿化綜合征會使飲用水含毒，并對人類健康、農業生產、基礎設施、野生動物和生態系統造成負面影響。

　　4月21日，《自然—可持續發展》上發表的文章預計，到2100年，美國一半以上的河流鹽污染將增加50%以上，如果不采取措施扭轉這種淡水鹽污染趨勢，未來它會成為美國面臨的首要環境挑戰之一。

　　“引起淡水鹽堿化的因素很多，包括自然因素和人為因素：海平面上升、海水入侵、全球氣候變化、人類活動等。”楊軍補充說，“全球氣候變化將有可能極大改變全球的溫度和降水模式，從而加劇內陸水體鹽堿化程度。比如，降雨量下降、蒸發量上升，會進一步增加鹽堿化程度。此外，污水排放、采礦、農業施肥等，都會影響水體鹽度。”

　　小幅變化影響巨大

　　盡管淡水鹽堿化已引起科學家的警覺，但國際上關于內陸水體小幅度鹽度變化對微型真核浮游生物群落的影響過程與效應的研究卻很少。

　　為揭示小幅度鹽度變化背景下，微型真核浮游生物群落的構建機制和網絡穩定性，楊軍等人在福建省廈門市集美區最大的景觀水體（杏林灣水庫）建立了長期定位生態觀測研究站。研究收集并分析了杏林灣水庫連續13個月的觀測數據，發現研究期間鹽度最低為0、最高為6.1‰。

　　“結果表明，鹽度的小幅度增加導致微型真核浮游生物群落組成發生變化，生物多樣性顯著降低；鹽度主要通過調控確定性—隨機性過程的平衡來驅動微型真核浮游生物群落組成變化，即隨著鹽度的增加，確定性過程的相對貢獻越來越重要；在低鹽度條件下核心浮游生物網絡的魯棒性較高，而在中/高鹽度條件下衛星浮游生物網絡的魯棒性更高。”該論文第一作者、楊軍團隊的博士生莫媛媛對《中國科學報》說，“總體而言，鹽度是塑造微型真核浮游生物群落動態的主要驅動力。”

　　“淡水鹽堿化可以直接影響浮游生物群落，進而影響水生態系統及其服務功能。”楊軍補充說，該研究以微型真核浮游生物群落為對象，揭示了在低鹽度條件下，即使小幅度的鹽度增加也足以施加選擇性壓力，降低浮游生物多樣性，并改變群落構建機制和網絡穩定性。

　　鑒于鹽度的小幅度上升未來在內陸水體發生頻率將更高，在評估、模擬和預測鹽度對沿海城市淡水生態系統的影響，以及城市水體的管理和保護時，應充分考慮浮游生物群落對鹽度變化的響應。

　　統籌協調應對新挑戰

　　淡水鹽堿化水平主要通過水體鹽度的變化進行評價。通常，淡水的含鹽濃度在0.01‰至0.5‰。

　　“平均而言，1升海水含鹽35克左右，1升淡水中含鹽0.5克（萬分之五）以下。”楊軍說，“半咸水的含鹽量在0.5‰至30‰之間，其中寡鹽水含鹽0.5‰至5‰、中鹽水含鹽5‰至18‰、多鹽水含鹽18‰至30‰。目前我們的研究發現，杏林灣水庫最大鹽度已經超出淡水范圍，達到寡鹽水和中鹽水水平。”

　　有研究發現，當水體鹽度達到一定閾值時，水生態系統將發生非線性突變。

　　“即水體鹽度在達到濃度臨界值時，其微小變化將導致水生態系統結構和功能產生巨大的未知變化。”楊軍強調說，“但是，不同水體鹽度閾值隨地質背景、氣候變化、人類活動、海水入侵的遷移軌跡等一系列問題有待進一步研究。”

　　著名湖泊學家、丹麥奧胡斯大學教授Erik Jeppesen曾撰文指出，淡水生態系統對一些壓力（如氣候變化）的響應研究已取得諸多進展，但是有關水體中鹽分濃度對內陸水體和沿海瀉湖的影響研究還比較缺乏。目前，許多湖泊呈現出鹽度持續增加的趨勢，包括從淡水湖泊變為半咸水湖泊、半咸水湖泊鹽度也正在進一步增加。同時，鹽度與其他脅迫因素的交互作用（溫度、營養物質和營養鹽組成的類型）尚不明確。

　　“應建立全球通用規范的采樣方法、實驗方案和建模標準，進行跨氣候區的科研合作，為解決、緩解內陸水體鹽堿化問題提供有效的科學指導和應對策略。”楊軍說。

　　Erik Jeppesen認為，在區域和全球范圍緩解內陸水體鹽堿化加劇及其帶來的負面影響，并提供科學有效的解決方案，需要水文學家、生態學家、數學家、經濟學家、工程師、社會科學家之間的通力合作，并統籌協調政治家、非政府組織和公民積極參與。