池塘到底有多大？科學(xué)家首次給出精確數(shù)字

幾乎每個(gè)人都能識別池塘，但究竟怎樣將它與湖泊或濕地區(qū)分開呢？美國康奈爾大學(xué)聯(lián)合領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究首次提供了由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的池塘功能定義，以及池塘獨(dú)特生態(tài)功能的證據(jù)，這可能對科學(xué)和政策產(chǎn)生廣泛影響。

相關(guān)研究近日發(fā)表于《科學(xué)報(bào)告》。

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論文第一作者、生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)助理教授Meredith Holgerson表示：“缺乏通用的池塘定義會引起很多困惑，從池塘和湖泊之間的區(qū)別，到政府機(jī)構(gòu)對水生監(jiān)測項(xiàng)目的不同定義，甚至全球碳預(yù)算的精確建模?！?/p>

“我們想評估科學(xué)家和決策者如何定義池塘，并研究池塘在功能上是否與湖泊和濕地不同。”Holgerson說。

研究結(jié)論是，池塘是小而淺的水體，最大表面積為5公頃，最大深度為5米，挺水植被（植根于底部并延伸至水面的植物）不足30%。

全球有數(shù)億甚至數(shù)十億個(gè)池塘，但它們沒有得到充分研究，而且在很大程度上被排除在監(jiān)測和保護(hù)項(xiàng)目之外。

這一方面因?yàn)樗鼈兊凝嫶髷?shù)量增加了監(jiān)測難度，另一方面因?yàn)橄嚓P(guān)機(jī)構(gòu)未能對其定義，或?qū)⑺鼈兣c湖泊和濕地區(qū)分開。

這種“不充分”影響了氣候模型的準(zhǔn)確性——池塘是溫室氣體的高排放源，它們對全球碳預(yù)算的貢獻(xiàn)是不確定的。

Holgerson和團(tuán)隊(duì)研究了科學(xué)家在500多篇相關(guān)科學(xué)論文中是如何定義池塘的。

“我們發(fā)現(xiàn)，沒有一個(gè)定義是所有研究人員都引用的，而且這些定義通常是定性的，比如把一個(gè)池塘描述為‘小’的?！盚olgerson說。

研究團(tuán)隊(duì)還對負(fù)責(zé)水體監(jiān)測和保護(hù)的國家機(jī)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)查。

美國有一半的州都有涉及池塘的立法，但只有密歇根州對池塘進(jìn)行了定義。

其他州認(rèn)定池塘為水域或?qū)⑵渑c湖泊和濕地混為一談。

然而研究發(fā)現(xiàn)，池塘與湖泊或濕地是不同的。對文獻(xiàn)的進(jìn)一步分析表明，池塘具有獨(dú)特的生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能。

Holgerson和團(tuán)隊(duì)解析了表面積和各種生態(tài)結(jié)構(gòu)或功能指標(biāo)之間的關(guān)系。

“我們研究了初級生產(chǎn)量、呼吸作用、葉綠素水平、溫室氣體排放、晝夜溫度范圍以及與大氣的氣體交換速率等參數(shù)。”Holgerson表示，“10個(gè)生態(tài)系統(tǒng)參數(shù)中有9個(gè)與表面積呈非線性相關(guān)，這表明池塘的作用確實(shí)不同?！?/p>

他們還研究了這些生態(tài)系統(tǒng)參數(shù)如何與深度和挺水植被相關(guān)，并再次發(fā)現(xiàn)了非線性關(guān)系。

他們利用水體功能隨表面積、深度和挺水植被變化的閾值確定其定義。

Holgerson說，池塘獨(dú)特的外形和特征，意味著其不應(yīng)該遵循與湖泊或濕地同樣的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)。

“例如，池塘可能天然具有更高的營養(yǎng)濃度和更高的甲烷通量。我們也許需要為池塘監(jiān)測制定獨(dú)特的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。”

完善池塘的定義還需要更多研究，特別是要更好地了解濕地和池塘、池塘和湖泊之間的邊界水體，以及大小、深度、植被和其他變量如何影響池塘的功能和分類。

Holgerson希望新定義能引起人們對池塘的關(guān)注，因?yàn)樗鼈兪仟?dú)特、重要的生態(tài)系統(tǒng)，值得被研究、監(jiān)測和保護(hù)。

“研究和監(jiān)測池塘可以幫助我們弄清楚這些豐富的水體是如何發(fā)揮作用的。”

Holgerson說，“還有一個(gè)重要的人類因素，很多人都和池塘有聯(lián)系——都有童年時(shí)在附近池塘里捉青蛙或?qū)W習(xí)釣魚的回憶?！?/p>

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41598-022-14569-0

《中國科學(xué)報(bào)》 (2022-07-08 第2版 國際)

編輯 | 趙路

排版 | 郭剛