环境快速变化背景下的生态系统响应/适应机制是未来地球计划（Future Earth）研究的前沿热点之一。全球湖泊生态系统在气候变化和人类干扰的双重胁迫下，经历着前所未有的变化，特别是与人类关系密切的大型浅水湖泊，其退化和功能丧失的速率和幅度超越了地质历史时期，已经严重制约到流域水生态安全和区域可持续性。获取可靠的湖泊生态系统长期变化证据，揭示其演化轨迹和机制，可以为制定湖泊修复合理路径和参考目标提供关键科学信息。本研究通过高分辨率、多指标沉积记录，结合现代湖泊监测和流域气候-社会经济资料、以及人与自然耦合框架模型等多学科交叉分析，解析了太湖生态系统近百年演化过程与机理。
        1、通过沉积物叶绿素和类胡萝卜色素及水质监测数据重建了太湖不同典型湖区过去百年来藻类群落的历史演变过程，发现太湖典型湖区水质和初级生产者群落呈现出相似的退化趋势，但表现出不同的变化轨迹和时间节点。藻型-梅梁湾和草型-东太湖的富营养化分别始于1950s和1990s，前者的幅度和强度均更大；近百年，人为营养超过了自然变率主导时期气候条件对藻类丰度和群落组成的主控作用，而当湖泊富营养化之后，浮游藻类群落变化显著响应于升温、降低的风速和极端天气等气候因子。在富-高营养的北部湖区，蓝藻水华的持续暴发主要受控于人为营养和气候变化的协同作用机制，即通过促进藻类生长、群落演替及营养盐循环利用的直接作用与破坏水下光环境的间接影响。同时，草/藻湖区类型和流域水文地貌特征在湖泊水质、生态响应多重环境驱动的过程中起到了重要的调节作用。
        2、针对有害蓝藻水华问题，研究开展了太湖典型湖区沉积岩芯色素、藻毒素和脂类生标的综合分析，重建了过去百年藻华发生历史轨迹、毒性风险及变率。多种藻类古生态指标结果表明，太湖西北部湖区在20世纪80年代发生了生态突变，水生植被消亡，藻类生产力显著升高，形成了微囊藻水华暴发和微囊藻毒素大量产生的新常态。排序分析和广义加性模型的结果指出了营养富集、气候变化和营养级联效应的综合驱动作用，实证了增温和富营养化的长期协同反馈机制，由此维持蓝藻水华发生潜能并促进更高毒性藻毒素的环境暴露（如microcystin-LR）。基于时间序列的方差（Variance）和变速（Rate of Change）分析显示，湖泊的生态变率在系统状态转换后仍持续上升，说明随着水华发生及升温，湖泊生态系统脆弱性升高、弹性下降。由于富营养化的遗留效应会持续产生作用，改变湖泊生态环境基线，当前湖泊营养削减的治理成效很可能被气候变化作用所抵消，因此，未来湖泊管理亟需更激进和更综合的策略。
        3、综合多源湖泊沉积指标记录、古DNA与流域社会经济-气候环境数据序列，运用变率和非线性的驱动-响应分析手段，研究发展了一种评估社会-生态系统（SES）弹性的耦合指数，揭示了过去2000年（CE）来太湖流域SES的动态演化过程及特征。区域SES最初呈现出一种低耦合、农业生态可持续的状态；自20世纪50年代开始，社会-生态耦合作用日益加强，其中土壤侵蚀、水体富营养化和陆生植被变化持续加速并越过了生态临界点，达到了前所未有的退化状态。然而，在20世纪初期，随着“生态文明”建设，流域社会经济发展和生态环境退化关系出现了去耦合/脱钩信号，SES发生了更有益的重组，为流域可持续管理提供了重要启示。
 

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