Ecosystem metabolism in tropical streams and rivers: a review and synthesis
Ecosystem metabolism in tropical streams and rivers: a review and synthesis
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热带溪流和河流的生态系统代谢：回顾与综合
DOI：
10.1002/lno.11707
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发表时间：
2021
影响因子：
4.5
通讯作者：
Ardón, Marcelo
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Marzolf, Nicholas S.;Ardón, Marcelo
淡水生态系统的生态系统代谢研究已经有几十年了，其理论和综合主要来源于北美和欧洲的温带溪流和河流。传感器技术和建模的进步开辟了更广泛的流域，以测试温带流域以外的理论。在本文中，我们回顾并综合了热带溪流和河流的生态系统代谢数据，以确定温带溪流中测量的代谢限制在多大程度上与热带溪流相似。我们收集了横跨南纬 22.2° 至北纬 18.4° 的 83 条热带溪流的 202 项总初级生产力 (GPP) 和生态系统呼吸 (ER) 测量值。总体而言，热带溪流是异养的（ER > GPP），GPP范围为0.01至11.7 g O2m−2d−1，ER范围为-0.2至-42.1 g O2m−2d−1，平均与温带溪流相似，但热带溪流的最大ER较高。初级生产力随着流域面积的增加而增加；在温带溪流中也观察到了这一结果。 ER 随着磷含量的升高和年降雨量的增加而降低。我们构建了一个结构方程模型，该模型解释了 ER (74%) 比 GPP (26%) 更大的变化，并反映了类似的驱动因素，例如土地利用和流域面积，如温带河流。我们得出的结论是，热带溪流生态系统的新陈代谢与温带溪流具有相似的驱动因素，温暖湿润的气候和人类对热带土地的使用将影响溪流的代谢率。
Ecosystem metabolism of freshwater ecosystems has been studied for several decades, with theory and synthesis largely derived from temperate streams and rivers in North America and Europe. Advances in sensor technology and modeling have opened a wider range of streams to be included to test theories beyond temperate streams. In this paper, we review and synthesize ecosystem metabolism data from tropical streams and rivers to determine to what extent the constraints of metabolism measured in temperate streams are similar in tropical streams. We compiled 202 measurements of gross primary productivity (GPP) and ecosystem respiration (ER) from 83 tropical streams spanning 22.2°S to 18.4°N. Overall, tropical streams were heterotrophic (ER > GPP), with GPP ranging from 0.01 to 11.7 g O2m−2d−1and ER ranging from −0.2 to −42.1 g O2m−2d−1, similar on average to rates reviewed from temperate streams, but with higher maximum ER in tropical streams. Gross primary productivity increased with watershed area; a result also observed in temperate streams. ER decreased with elevated phosphorus and higher annual rainfall. We constructed a structural equation model that explained greater variation of ER (74%) than GPP (26%), and reflects similar drivers, such as land‐use and watershed area, as in temperate streams. We conclude that tropical stream ecosystem metabolism has similar drivers as temperate streams, and a warmer and wetter climate and human use of tropical lands will influence metabolic rates in streams.
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