水域生态学概论共33页文档
合集下载
水域生态学概论——水域生态系统生产力(精)
后的不同形式的氮（McRo & McMillan，1977）。
AEFN
淡水初级生产力
Wetael (1966)提出只有在高度施肥条件下淡水浮游植物初级生产力 才有可能超过5克碳/m2/日； Lund(1976)认为淡水浮游植物初级生产 力上限大约是10-13克碳/m2/日。Talling（ 1973）认为天然浮游植物 极少有超过4克碳/m2/日的记录。
生物因素： （Veberg，见郑义水等）。
AEFN
如果仅给细胞供应光、水和二氧化碳，光合作用可以进 行一段时间，但是细胞生长以及生产力依赖于各种营养
盐的供应（Fogg, 1975）,如果没有营养盐，细胞不会分
裂，最终衰老死亡。
Barber & Ryther (1969)发现在上升流海水中加入EDTA 或加入浮游动物过滤抽提液体后大大提高了初级生产力。 Mann，2000
藻类生产力的时、空特点
温带水域浮游植物生物量和初级生产力具有界限分明的季节周
期，最大值通常出现在春季，夏季下降，秋季出现第二个高峰，
但峰值较小。在两极水域，浮游植物生物量和生产力呈单峰分 布，夏季为高峰期。热带水域浮游植物生物量和生产力也呈单 峰分布，但其高峰出现在冬季。
微型藻类也出现于透光层海底沉积物中，其生产力是浅海水域 固定碳收支的组成部分。微型藻类最低生产力出现在深海海底 沉积物中，最高生产力出现于河口区屏蔽的潮间带和潮下带上 部沉积物中（Veberg，见郑义水等）。
300
0.1 20.0
AEFN
海洋浮游植物初级生产力（ Koblentz-Mishke et al., 1970）
水域类型 初级生产力水平 （克碳/m2/年） 平均值 亚热带恒盐区域 中心部分的寡营 养水域 70 范围 <100 PO IO AO OW WO 亚热带和亚极地 带之间的过渡水 域； 赤道辐散区的 尽端 140 100-150 PO IO AO OW WO 90105 19599 30624 8000 148329 33357 23750 22688 3051 82847 24.6 5.3 8.3 2.2 40.4 9.1 6.5 6.2 0.8 22.6 4.22 各大洋中各类型水域的面积 面积 ×103 km2 占大洋% 世界各类型水域年生 产量总计 （109 吨碳/年） 3.79
水域生态学概论水域生态系统生产力
水域生态学概论水域生态系统生产力水域生态学概论水域生态系统生产力水域生态学是研究水域中生物与环境相互作用的科学领域。
其中一个重要的研究方向就是水域生态系统的生产力。
水域生态系统的生产力指的是水域中生物体通过光能转化为化学能的速率。
本文将介绍水域生态系统生产力的概念、影响因素以及测量方法。
一、概念水域生态系统生产力是指单位时间内水域中生物体光合作用过程中固定的能量或养分量。
它是水域生态系统的重要指标，反映了水域中生物组织生长的能力和生态系统的健康状况。
水域生态系统生产力通常分为两个方面：初级生产力和总生产力。
初级生产力指水域中光合有机物的合成速率，是水中植物和浮游生物的生产力；总生产力则包括初级生产力和次级生产力，次级生产力指水域中食物链中上层物种通过摄食获得的能量。
生态系统的生产力受到许多因素的影响。
二、影响因素1. 光照条件：光照是水域生态系统的基本能源。
充足的光照有利于水中植物的光合作用，促进了初级生产力的提高。
2. 水质：水质直接影响水中植物和浮游生物的生长繁殖。
良好的水质有利于植物进行光合作用，并为浮游生物提供充足的营养物质，从而促进生产力的增加。
3. 温度：水域生态系统的温度变化会影响植物和浮游生物的代谢活动。
适宜的温度条件有利于植物的光合作用和生物体的正常生长发育。
4. 营养盐：水域中的氮、磷等营养物质是植物生长的重要限制因素。
适量的营养盐能够提供养分，促进水生植物的光合作用和生产力的提高。
5. 食物链结构：生物之间通过摄食和被摄食的关系形成复杂的食物链结构，直接影响到水域生态系统的总生产力。
食物链中的上层物种通过摄食下层物种获取能量，推动能量的传递和转化。
三、测量方法1. 光合作用测定法：通过测量光合作用的速率来评估水域生态系统的初级生产力。
常用的方法包括氧气释放法和氧气消耗法。
2. 样地法：在水域中选择一定面积的样地进行样本采集和生物量测定，推断水域的初级生产力和总生产力。
3. 叶绿素测定法：水中植物叶绿素的含量与植物的生长状态和光合作用密切相关。
水域生态学概论
AEFN
群落结构
时间结构：短期： 时间结构：短期：季节变化和物候期 长期： 长期：演替 空间结构：水平： 空间结构：水平：镶嵌 垂直：成层 垂直： 营养结构： 营养结构：
AEFN
李博， 李博，1993
群落结构— 群落结构 空间结构
垂直： 垂直：成层现象 水平： 水平：镶嵌
AEFN
镶嵌性（mosaic）：层片在二维空间中的不均匀配置，使群落在 镶嵌性（ ） 层片在二维空间中的不均匀配置， 外形上表现为斑块相间，称之为镶嵌性， 外形上表现为斑块相间，称之为镶嵌性，具有这种特征的群落叫 做镶嵌群落。每一个斑块叫做一个小群落，它们彼此组合， 做镶嵌群落。每一个斑块叫做一个小群落，它们彼此组合，形成 了群落的镶嵌性，所有相似的小群落的联合叫小群聚。 了群落的镶嵌性，所有相似的小群落的联合叫小群聚。镶嵌可分 为融合型（在小群落间无明显的边界）和轮廓型（ 为融合型（在小群落间无明显的边界）和轮廓型（在小群落间有 明显的边界）。 明显的边界） 复合体（ 复合体 （ complex）： 由于环境条件 （ 主要是地形 、 水分和土壤 ） 由于环境条件（主要是地形、 条件）在一定空间地段有规律地交替， 条件）在一定空间地段有规律地交替，而使得两个或两个 以上的 群落或群落片段多次的、有规律的出现所组成的植被。 群落或群落片段多次的、有规律的出现所组成的植被。群落复合 体是不同群落之间水平分布格局的一个特征。复合体也可分为两 体是不同群落之间水平分布格局的一个特征。 融合型（在小群落间无明显的边界）和轮廓型（ 类：融合型（在小群落间无明显的边界）和轮廓型（在小群落间 有明显的边界） 有明显的边界）。
边缘效应：群落交汇处种的数目和一些种群密度增大变化的趋势。 边缘效应：群落交汇处种的数目和一些种群密度增大变化的趋势。
水域生态学
(2)对藻类和高等水生植物的影响
适度的有机污染能促进藻类和高等水生植物的 生长，缓解藻类和高等植物的营养物质的竞争。 然而如有过量的氮和磷，藻类会大量繁殖，甚 至产生“水华”，由于藻类遮阴影响光线的射 人，藻毒素能排斥其他生物，高等水生植物如 Elodea、聚草Myriophyllum、黄丝草 Potamogeton能因而消亡。氮磷营养物质的增加， 虽能促进藻类生长，然而种类组成有很大改变。 饶钦止等(1980)研究藻类随东湖富营养化的过 程而产生的变化，其中重要的标志是由以甲藻 和硅藻占要紧比例演变为以蓝藻和绿藻占要紧 成分。
水污染的定义
早在18世纪时，人们从实践中认识了水污染(water pollution)。最初认为水污染是指进入水体的外来物 质，其量超过了该物质在水体中的本底含量。它只 强调了外来物质的量，而忽视了对水生生物的影响。 随着科学的发展，美国藻类学家Patrick(1953)认为水 污染的定义是指任何带进水体的物质能使水生生物 多样性指数下降，以致破坏接受系统中生命的平衡 状态。现在对水污染的理解比较强调人类经济活动 的因素，强调损害水生生物资源和危害人类的健康。 水污染比较完整的定义：由于人为的缘故使水质发 生变化，导致水的任何有益的用途受到现实的或潜 在的损害。即水体进入某种污染物使水的质量恶化 并使水的用途受到不良影响，称为水污染。
背景值
背景值：是指未受人为影响或者差不多 未受污染的环境中某种物质的天然含量 或浓度。 又称为本底值。
影响河流水生生物的5种污染途径
Patrick (1967)提出5种污染途径能够影响河流水生生物。 ①由于还原化合物的生物氧化作用或非生物氧化作用而使 溶解氧的含量下降。 ②化学物及其降解产物可能有毒，如农药、杀虫剂、表面 活性剂等。 ③工厂排放的废水带有余热，由于温度的冲击和波动可能 有害于水生生物，因为它能影响其临界的生理活动，如酶 的活性等。 ④废水的生理性能，如因沉淀作用而引起水体底部产生剥 蚀或光滑的变化。 ⑤由于混浊度的增加以及其他缘故而导致生境的改变。
水域生态学概论.
生物因素： （Veberg，见郑义水等）。
AEFN
如果仅给细胞供应光、水和二氧化碳，光合作用可以进 行一段时间，但是细胞生长以及生产力依赖于各种营养
盐的供应（Fogg, 1975）,如果没有营养盐，细胞不会分
裂，最终衰老死亡。
Barber & Ryther (1969)发现在上升流海水中加入EDTA 或加入浮游动物过滤抽提液体后大大提高了初级生产力。 Mann，2000
AEFN
初级生产力结构
新生产力：指来自真光层以外经上升流陆地注入海的补充营养
盐所支持的那部分生产力。
Dugdale & Goreing（1967）提出新生产力概念，经 Smetaoek （1985）用来解释世界海洋生态系统叶绿素和生产量而受到重
视。中国国家自然科学基金委员会， 199养盐所支持的那部分生产
Mitscherlich, E.A. (1921)提出环境因素的活性定律（Activity Law for Environmental Law）：产量（生产力）不是取决于单一因素， 而是所有的相关因素，对一种物质的要求依赖于对其它物质的需 求。
根据这些观点，磷增加植物产量的前提是有充足的氮可供利用， 并且氮不能够替代磷。 （Schwoerbel, J. 1987）
在底质—水界面上POM浓度通常最高。
影响初级生产力的环境因素
AEFN
营养盐（主要是氮和磷）供应：大洋中氮和磷的摩尔比通常为 15 ： 1 （Redfield et al, 1963）。大洋表层水中氮浓度通常比海底沉积物或陆地 径流中的氮浓度低，因此低盐水和浅水中的氮和磷浓度通常较高；河口 区的氮和磷的摩尔比通常低于 15，氮经常是限制河口区浮游植物生长的 营养盐（Thayer, 1971）。 光合作用对氮和磷的需求比例为 16： 1。浮游植物细胞内氮和磷的含量 变异很大，Ryther和Dunstan（1971）提出浮游植物近似地以10：1的比 例摄取氮和磷。 当外界磷供应超出需求时，藻类可将一部分磷以多磷酸盐的形式贮存在 细胞内（Kuhal，1962；Schmidt，1966），具有这样储备的藻类能在不 含磷的水中继续生长（ Kuhal，1962）。当细胞内部的磷消耗完后，一 种适应机制是通过产生碱性磷酸酶水解含磷有机物质来产生供光合作用 利用的磷。
水域生态学
年轮与副轮比较
幼轮：又称零轮。当年鱼在生长过程中，由于食性转换或外界环境因子突变等因素的作用，在鳞片上形成的轮纹。在第一年轮的前面形成。
幼轮ห้องสมุดไป่ตู้成原因：
（1）生活空间突然扩大和丰富的饵料生物。如幼鱼降河入海、鱼苗从池塘转入湖泊。
（2）有的鱼类繁殖期长，从春夏延续至秋季，晚出生的个体当年适宜生长的季节短，在鳞片中心部位常有一个小年轮。
清晰
年轮界限清楚，在透射光下有时出现透亮的年轮环鳞片表面四个区，或者至少在前区和上、下侧区均有年轮标志不论鳞片上存在哪几种年轮标志，都互相衔接，形成一个完整的年轮环，或至少在前区和上、下侧区的年轮标志互相衔接，呈连续半圆形。
副轮(假轮、附加轮)在正常生长季节，由于饵料不足、水温突然变化、疾病或意外受伤等原因，使鱼体正常生长受到干扰，大多数表现为正常疏带中夹杂几个紧密的环片，从而破坏了环片排列的规律性，在鳞片上留下痕迹，就是副轮。
3阶段性：根据鱼类形态、生态和生理状况变化，将鱼类的生活史划分成若干生长阶段。表现：①性成熟前：生长幅度大，变动性大，为快速生长阶段；②性成熟后：长度生长幅度下降，体重增长上升。
生产指导：①保护与合理利用鱼类资源；②确定养殖年限，利用鱼类生长最迅速的阶段，以最合理、经济的手段获得最高产量。
4季节性：生活在有季节变化环境的鱼类，其生长式型通常呈季节性改变。
水域生态系：以鱼类为主的水域生态系的结构和功能，以及人类活动对水域环境和鱼类资源的影响。
生活史：指精卵结合直至衰老死亡的整个生命过程，亦称生命周期。鱼类生活史划分为不同的发育期:胚胎期、仔鱼期、稚鱼期、幼鱼期、成鱼期、衰老期。
1胚胎期：当精子进入卵膜孔，精卵完成结合过程，即标志着胚胎期的开始。
特点：仅限于卵膜内，与环境联系方式：呼吸、敌害掠食
幼轮：又称零轮。当年鱼在生长过程中，由于食性转换或外界环境因子突变等因素的作用，在鳞片上形成的轮纹。在第一年轮的前面形成。
幼轮ห้องสมุดไป่ตู้成原因：
（1）生活空间突然扩大和丰富的饵料生物。如幼鱼降河入海、鱼苗从池塘转入湖泊。
（2）有的鱼类繁殖期长，从春夏延续至秋季，晚出生的个体当年适宜生长的季节短，在鳞片中心部位常有一个小年轮。
清晰
年轮界限清楚，在透射光下有时出现透亮的年轮环鳞片表面四个区，或者至少在前区和上、下侧区均有年轮标志不论鳞片上存在哪几种年轮标志，都互相衔接，形成一个完整的年轮环，或至少在前区和上、下侧区的年轮标志互相衔接，呈连续半圆形。
副轮(假轮、附加轮)在正常生长季节，由于饵料不足、水温突然变化、疾病或意外受伤等原因，使鱼体正常生长受到干扰，大多数表现为正常疏带中夹杂几个紧密的环片，从而破坏了环片排列的规律性，在鳞片上留下痕迹，就是副轮。
3阶段性：根据鱼类形态、生态和生理状况变化，将鱼类的生活史划分成若干生长阶段。表现：①性成熟前：生长幅度大，变动性大，为快速生长阶段；②性成熟后：长度生长幅度下降，体重增长上升。
生产指导：①保护与合理利用鱼类资源；②确定养殖年限，利用鱼类生长最迅速的阶段，以最合理、经济的手段获得最高产量。
4季节性：生活在有季节变化环境的鱼类，其生长式型通常呈季节性改变。
水域生态系：以鱼类为主的水域生态系的结构和功能，以及人类活动对水域环境和鱼类资源的影响。
生活史：指精卵结合直至衰老死亡的整个生命过程，亦称生命周期。鱼类生活史划分为不同的发育期:胚胎期、仔鱼期、稚鱼期、幼鱼期、成鱼期、衰老期。
1胚胎期：当精子进入卵膜孔，精卵完成结合过程，即标志着胚胎期的开始。
特点：仅限于卵膜内，与环境联系方式：呼吸、敌害掠食
水域生态学概论anintroductionofaquaticecology
AEFN
[Pritcharol，1952，1955，1967，Odum(孙儒泳等译)]
AEFN
湖
泊
湖泊的概念
AEFN
四周陆地所围之洼地，与海洋不发生直接联系的静止水体。与沼 泽相比，湖泊不受沿岸植物之侵入而水中央部分蓄水较深（Forel, 1892）。 不具有单向倾斜而充满水团的大陆洼地。 湖泊是天然水体，即地面上大小形状不同的充满水体的洼地，这 种洼地与河流不同，它完全没有水体按一定恒定的方向前进运动， 即使有也是十分缓慢的。 湖泊是湖盆、湖水、水体中所含物质—矿物质、溶解质、有机质 以 及 水 生 生 物 等 所 共 同 组 成 的 矛 盾 统 一 体 （ 施 成 熙 ， 1987 ， 1989）。 湖泊系由一定形态的湖盆和水域构成，分布于大陆地表的洼地， 是一个在一定空间（湖盆）内，由生命系统和非生命系统的多种 因素互相联系，互相制约，互为因果组成的一个统一的整体，即 生态系统。（金相灿，屠清瑛， 1990）
AEFN
海洋表层水温变化幅度为-2-28℃，仅表层数米有昼夜温度变化：外海 昼夜温度变化不超过 0.3℃，沿岸带水域昼夜温度变化不超过 3℃。海 洋中永远存在温跃层，但温跃层仅为 1000m以上水层的特征， 1000m 以下温度从最大5℃下降到0.5-2.0℃。 沿岸带水域有光带（Photic zone 或Euphotic zone）可达30m，在外海 （Open ocean）可达150m。在最强的光照下，最澄清的水域250m处 可进行光合作用，澄清的沿岸带水域光合作用深度为 50m，浑浊水中 光合作用深度仅为数厘米。 1250m之下日光无法到达，除了生物发光 外没有光源。
AEFN
透光带：深度下限一般为100-150m。 无光带：包括 中水层带：温度下限为10℃等温线，深度下限一般为700-1000m。 深水层带：温度下限为4℃，深度下限一般为2000-4000m。 深渊水层带：深度下限一般为6000m。 超深渊水层带：深度下限一般为10000m。
水域生态学概论BriefIntroductionofAquaticEcology-精品文档
AEFN
第一章
绪 论
AEFN
AEFN
AEFN
AEFN
生态学概念和研究内容
AEFN
AEFN
AEFN
生态学的概念
研究“动物与其有机和无机环境的关系”
“生物或生物群体及其环境的关系” “生活着的生物及其环境间的关系” 的科学 (Ernst Haeckel.,1869)
AEFN
Lillie and Knowton (1897) ：绘制动物的温度发育曲线
Liebig ( 1840)：营养最小率 Schroter (1896):提出个体生态学和群体生态学概念
AEFN
生态学研究简史-2
20世纪50年代前
Clements (1916) ：顶级群落(Climax)、演替动态 Elton（1927）：生态位 Hutchinson （1957）:多维生态位的概念 Hardin( 1960)：竞争排斥，或称Gause 原理 Chapman(1928)：生物潜能 Shelford (1936) ：生物群落(Biome) Tansley ( 1935) ：生态系统的概念。 Lindeman (1942) ：生态系统物质生产率的渐减法则（10%定律）。
生态学学科分支—按研究生物对象
植物生态学 (Animal Ecology)
动物生态学 (Plant Ecology)
微生物生态学(Micro-Ecology)
生态学学科分支—按研究理化环境
AEFN
陆地生态学 (Epeirology )：研究陆地栖息地 陆水生态学(Limnology ) ：研究内陆水域 海洋生态学(Oceanology )：研究海洋
AEFN