主要湖沼学范式受到新研究的质疑

浅湖可以采取两种替代的稳定状态，根据内陆水域研究中的生态平衡理论(湖沼学)。亥姆霍兹环境研究中心(UFZ)和奥胡斯大学(丹麦)进行的一项研究对这种范式提出了质疑，并发表在《自然通讯》杂志上。

在对902个浅湖的数据分析中，研究小组没有发现存在两种替代稳定状态的证据。作者对基于这一理论的湖泊管理措施持批评态度。他们建议今后更加重视减少养分投入，以确保浅湖的生态平衡。

全世界大约42%的湖泊是所谓的浅湖，平均深度可达三米。“浅水湖对我们人类来说是非常重要的水体：它们为我们提供饮用、钓鱼和娱乐活动的水。良好的生态状态对此至关重要，“UFZ水生生态系统分析和管理部的最后作者Daniel Graeber博士说。

“由于浅水湖通常由地表水喂养，因此它们通常会获得更多的营养物质。这很容易破坏它们的生态平衡。

根据1990年代发展并在湖沼学中广泛接受的理论，浅湖应该能够在两种具有相同营养可用性的替代稳定状态之间独立振荡：一种情况的特点是浮游植物占主导地位的浑浊水，另一种情况是清澈的水和丰富的水生植物。

“该理论还说，这两种状态在变化后都表现出长期稳定性，”奥胡斯大学湖沼学家，该研究的主要作者Thomas A. Davidson博士解释说。“基于这种解释模型的生物操纵措施已经在欧洲和美国实施了数百次，以改善湖泊的生态状况。

这种干预的目标是：抵消高营养供应的影响 - 浮游植物生长增加，缺氧，蓝绿藻有毒水华和鱼类死亡。例如，食鱼鱼的加入旨在通过生态反馈效应来调节浮游植物产量的增加：食鱼鱼吃猎物鱼，更少的猎物鱼吃更少的小型甲壳类动物，更多的小型甲壳类动物吃更多的浮游植物。

通过这种方式，一个以浮游植物高生长为特征的浑浊浅湖将被移动到其第二个稳定状态 - 清澈的水生植物和鱼类产卵场 - 尽管营养物质高度可用，但长期稳定。“这听起来好得令人难以置信，”格雷伯说。

“在过去的几年里，一些研究已经产生了初步迹象，表明实际上，这个理论可能只发挥了很小的作用。我们想更详细地研究这一点，并对湖沼学中广泛接受的浅湖替代稳定状态的解释模型进行现实检查。

为此，研究小组分析了902个浅水湖的长期监测数据。这些湖泊位于丹麦和美国，深度不到三米。研究人员调查了湖泊中营养浓度与叶绿素浓度(作为浮游植物生物量的量度)之间的关系及其随时间的变化。

他们开发了一种特殊的统计方法来测试湖泊中是否发生了替代状态，以及它们是否如理论预测的那样，在几年内也稳定和自我维持。“我们首先使用模拟来测试我们的统计方法是否也真正有效，以及它是否能够检测到任何替代的稳定状态。这些模拟包括具有和没有替代稳定状态的场景，我们的方法可靠地检测到替代稳定状态的存在与否，“UFZ湖沼学家说。

因此，对902个湖泊的数据分析结果也可以被认为是可靠的：在所研究的湖泊中，研究小组没有发现任何迹象表明存在两种替代的稳定状态。“我们能够清楚地确定的是营养浓度和浮游植物浓度之间的显着线性关系，”格雷伯说。“因此，更多的营养不可避免地导致更多的浮游植物。没有一个湖泊对高营养浓度表现出不同的反应。因此，两种替代稳定状态的解释模型在现实中似乎没有发生 - 至少对于温带的湖泊而言。

但这些结果在实践中意味着什么?如何维持浅湖生态平衡?“生物操纵措施，如添加食鱼，从长远来看不能稳定浅湖生态系统，因为没有替代的稳定状态，”格雷伯说。“只有一种方法可以将浅水湖的平衡维持在连续稳定的状态，而且别无选择：必须持续减少营养投入。

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