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为研究干旱地区摇蚊幼虫时空分布及历史时期湖泊演化过程,本研究在新疆博斯腾湖全湖采集33个表层沉积物样品,并在开都河河口区与敞水区分别采集柱状沉积岩芯。表层沉积物的摇蚊幼虫亚化石主要以Chironomusplumosus-type、Microchironomus及Tanytarsus这三个属种为主。摇蚊属种在各湖区的分布体现了物种分布的空间异质性:Tanytarsus主要分布于近年来盐度和营养均快速上升的黄水区;而在水动力条件较强的开都河河口区的则以Microchironomus占主导地位;深水区的摇蚊属种以Chironomusplumosus-type和Microchironomus为主,表明湖泊水动力与湖泊底栖环境对摇蚊幼虫分布影响显著。表层沉积物中较低的摇蚊物种丰度和多样性,可能是近年来气候变化与人类活动加剧共同作用所致。摇蚊亚化石属种与环境指标的冗余分析(RDA)分析揭示:水深(depth)、盐度(salinity)与透明度(SD)是影响摇蚊属种分布的最重要的环境因子。
综合河口区与敞水区两钻孔的有机碳、氮稳定同位素、摇蚊幼虫亚化石、粒度、烧失量等代用指标变化特征,结合历史资料与前人的研究成果,博斯腾湖近200年来的环境演化过程可划分为以下阶段。
1810年以前:该地区在18世纪气候整体偏湿润,湖泊水位较高,盐度较低。BST16的δ13Corg偏正而δ15N偏负,表明湖泊内源有机质贡献较大。摇蚊属种中Procladius,Cladopelma与Cladotanytarsus这三个属的比例较高。
1810-1883年:δ13Corg快速降低与δ15N的快速上升以及磁化率上升表明陆源有机质的输入增加。树轮资料表明这一时期气候偏干,水位较低,湖泊咸化。较多地陆源物质比较容易到达湖泊中心从而导致BST16岩芯的δ13Corg与磁化率发生明显变化。捕食性的Procladius因食物减少与生境破坏而迅速减少乃至消失,集食性的Tanytarsusmendax与Chironomusplumosus等属种迅速增加。
1883-1949年:该阶段沉积物的中值粒径快速下降,同时磁化率快速上升,这主要是由流域内人类活动加强所致。湖泊流域屯田导致陆源物质输入量增加的同时导致沉积物中细颗粒组分增加,进而影响底栖动物生存,大部分的摇蚊属种快速消失,仅耐受性极强的Chironomusplumosus-type得以生存。
1950-1996年:多指标表明农业活动导致湖泊沉积以细颗粒陆源物质为主,底栖动物的自然栖息环境遭到破坏导致摇蚊丰度急剧下降,属种以Chironomus与Microchironomus为主。同时,由于湖泊营养水平上升,内源有机质贡献增加,因而,该阶段的δ13Corg较之前一阶段偏正。
1996年至今:从20世纪90年代开始,δ13Corg快速上升,反映出湖泊内源有机质比例进一步增加,而δ15N的下降则可能与初级固氮藻类的繁殖有关。湖泊营养水平进一步增加对底栖生物也有一定影响,在BST16钻孔的摇蚊组合变化表现为Chironomusplumosus-type的比例有所增加而Microchironomus的比例有所降低,而且摇蚊丰度进一步降低。
河口区BST13钻孔的摇蚊属种变化与深水区的变化过程具有较好的一致性,该钻孔的其他理化指标也能较好的解释其属种变化原因。BST13岩芯与BST16岩芯的差异在于流域内人类活动对敞水区的影响比河口区早。这可能是因为1950年前,由于人类活动对湖泊生态环境的干扰程度相对较小,因而开都河河口区仍然以粗颗粒沉积为主,细颗粒被湖流带向远离河口的敞水区沉积。而在1950年后由于农业活动规模迅速扩大,导致本应以沉积粗颗粒泥沙为主的河口区变成以细颗粒沉积为主,湖底生境改变,进而导致底栖摇蚊的数量快速减少,摇蚊种群结构也因此发生相应改变。