近日，云南大学污染与恢复生态学段昌群团队潘瑛课题组在环境学期刊Water Research（中科院1区，Nature index期刊，影响因子：12.8）上发表了题为“Phosphorus stoichiometric homeostasis of submerged macrophytes and associations with interspecific interactions and community stability in Erhai Lake, China”的研究论文。该研究以种间关系为纽带，尝试建立物种内稳性-物种种间关系-系统稳态转换之间的因果关联，为基于沉水植物种间关系转变预测群落稳定性变化以及湖泊生态系统稳态转换提供了科学依据。金玲博士是该论文的第一作者，潘瑛副教授是该论文的通讯作者。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121575
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根据化学计量内稳性理论，富营养化将增加低内稳性调节系数(H)的沉水植物优势度，最终会降低沉水植物群落的稳定性。然而，支持这一假设的证据仍然有限。本研究在洱海3个区域的81个地点进行了为期3年的跟踪调查。我们评估了沉水植物物种的H值，揭示了植物磷（P）的H值（范围:1.58-2.94），HP值与物种和群落稳定性的强相关性。此外，在高HP物种微齿眼子菜（Potamogeton maackianus）和低HP物种金鱼藻（Ceratophyllum demersum）共存的样方中，我们进一步探讨了富营养化、种间相互作用变化和群落动态之间的关系。随着环境磷浓度的增加，微齿眼子菜（P. maackianus）的优势度降低，而金鱼藻（C. demersum）的优势度增加。这一转变同时也导致了群落HP和稳定性的下降。这项研究支持了物种H值预测沉水植物种间相互作用的有效性，并阐明了富营养化导致沉水植物群落稳定性下降的过程。
图文说明
图1 洱海沉积物磷浓度与典型沉水植物微齿眼子菜（A）、金鱼藻（B）、苦草（C）、穗状狐尾藻（D）、黑藻（E）、光叶眼子菜（F）植物体磷含量之间的关系，以及物种H值与物种优势度（G），物种H值与物种稳定性（H）以及群落H值与群落稳定性（I）的关系。数据显示洱海不同沉水植物表现出不同的HP值，并且物种HP值与物种优势度、物种稳定性之间存在相关性，群落HP值与群落稳定性之间同样存在相关性。
图2 种间关系变化时沉水植物群落HP值与群落稳定性（A）、沉积物磷浓度与RDR（微齿眼子菜优势度与微齿眼子菜和金鱼藻优势度之和的比值，relative dominance ratio）（B）、沉积物磷浓度与群落内稳性（C）、RDR与群落稳定性（D）、水体磷浓度与沉积物磷浓度（E）之间的联系。此外，F图和G图分别为洱海微齿眼子菜群落和金鱼藻群落的实拍图。数据显示群落HP值与群落稳定性仍然表现出正相关关系，且环境营养、沉水植物RDR、群落HP值以及群落稳定性之间也表现出显著的相关性。
图3 结构方程模型结果展示了环境营养增加导致的沉水植物种间关系变化进而影响群落稳定性的过程。
结论
本研究从物种间相互作用的角度验证了物种H值在推动物种间相互作用转变中的重要性。我们的发现表明，富营养化的加剧减少了群落中高HP物种的优势，导致了群落HP和稳定性的下降。最终，这种正反馈将加速群落向更明显的浊水状态的转变。本研究揭示了沉水植物种间关系与湖泊“草-藻”演替之间的相关性，成功将稳态转换理论延伸到种间互作的层面，具有重要理论价值，并为未来洱海建立以构建高内稳态群落的沉水植物恢复策略提供了依据。
