基于Ecopath模型的崂山湾人工鱼礁区生态系统结构和功能研究

基于2014—2016年青岛崂山湾人工鱼礁区的生物资源调查数据,利用Ecopath with Ecosim(EwE)软件构建崂山湾人工鱼礁区生态系统生态通道模型(Ecopath),系统分析了崂山湾人工鱼礁区生态系统的能量流动规律和结构特征,估算了栉孔扇贝的养殖容量。该模型由17个功能组组成,基本涵盖了崂山湾人工鱼礁区生态系统能量流动的主要过程。生态网络分析表明,生态系统各功能组的营养级范围为1.0—4.255,星康吉鳗占据了营养级的最高层。能量流动主要有5级,各营养级平均能量传递效率为10.8%,其中来自初级生产者的能量效率为9.8%,来自碎屑的传递效率为10.9%;系统总流量为14256.510 t km~(-2) a~(-1),其中68%的能量来自碎屑供给;系统的总初级生产量/总呼吸量为1.127,系统联结指数为0.293,杂食指数为0.333,表明崂山湾人工鱼礁区生态系统成熟度较高,食物网结构较复杂,系统内部稳定性较高。关键种指数分析结果显示,许氏平鲉具有较高的关键指数和相对总影响,表明其可能在当前生态系统中扮演重要的生态角色。吊笼养殖栉孔扇贝生态容纳量为189.679 t/km~2,在维持生态系统平衡和稳定的前提下,当前现存量最大可增加18.55%。     

基于Ecopath模型的密云水库生态系统结构与物质流动特征

密云水库作为北京的水源地,其生态安全备受关注。增殖放流鲢（Hypophthalmichthys molitrix）和鳙（Hypophthalmichthys nobilis）已成为多年来改善密云水库水质的重要措施。为进一步提升水质改善效果、提出基于生态系统管理的增殖放流优化方案,需要开展水库生态系统结构与物质流动特征研究。本研究根据已发表的生态环境调查数据及现场实测数据,运用碳氮稳定同位素技术确定鲢和鳙食物组成,并将其作为输入参数构建了2017年密云水库生态系统Ecopath模型。结果显示：鲢摄食悬浮有机颗粒物的比例高于鳙;鲢、鳙、浮游植物和碎屑的生态传递效率分别为0.62、0.75、0.49和0.39;营养级I和营养级II的总流量分别占系统总流量的68.2%和30.6%;系统中物质的总平均传递效率为7.2%;总初级生产量与总呼吸量比、总初级生产量与总生物量比、总生物量与系统总流量比分别为1.711,77.119和0.005,与部分湖库相比,密云水库生态系统成熟度处于较高水平。基于研究结果,建议采取提高碎屑食性鱼类增殖放流比例,开展长时间尺度研究等管理措施,以促进生物资源合理利用和生态系统的发育与稳定。     

亚热带地区阔叶林与杉木林土壤活性有机质比较

通过对亚热带3个地区地带性阔叶林和杉木林土壤活性有机质的比较,分析森林类型变化及杉木连栽对土壤有机碳和养分含量的影响.结果表明：地带性阔叶林转变为杉木林后,土壤总有机碳含量下降27.8%～52.1%、腐殖酸碳下降32.2%～52.8%、胡敏酸下降36.4%～59.0%、富里酸下降29.7%～50.0%;杉木连栽也使土壤总有机碳和腐殖质含量下降.森林类型改变和杉木连栽对土壤活性有机质的影响更明显.杉木林取代阔叶林后,土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量的最大降幅分别为61.8%、38.2%、43.3%和69.0%;与第1代杉木林相比,第2代杉木林土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量的最大降幅分别为34.7%、29.3%、30.4%、18.4%.经相关性分析,除冷水浸提有机氮外,土壤活性有机质与养分含量之间具有密切的相关关系.     

基于Ecopath模型的温州湾海域生态系统结构和功能分析

为探究温州湾生态系统整体结构,根据2019-2020年温州湾渔业资源调查结果,利用Ecopath with Ecosim 6.5软件构建了由21个功能组组成的生态系统能流通道模型,分析了该海域生态系统总体特征、营养结构和能量流动过程。结果表明：生态系统各功能组的营养级范围为1.000～4.372,带鱼(Trichiurus lepturus)营养级最高;系统总流量为10 874.67 t/(km²·a),系统净生产量为3 392.965 t/(km²·a);系统能量流动呈金字塔状分布,能量流量随着营养级的升高而降低,来源于初级生产者转化效率为15.20%,来源于有机碎屑的转化效率为16.03%,系统总能量转化效率为15.49%;系统总初级生产量/总呼吸量为3.636,系统连接指数为0.298,Finn’s循环指数为2.22%,Finn’s平均路径长度为2.324,杂食指数为0.167。温州湾生态系统处于不成熟状态,系统稳定性相对较低,建议加强对关键物种的保护,以期提高能量利用效率和保障生态系统结构完整性。     

莱州湾增殖礁附着牡蛎的固碳量试验与估算

通过对莱州湾增殖型人工鱼礁附着生物的取样调查,分析了礁体附着优势种褶牡蛎壳干质量、总湿质量和附着厚度的季节变化及其随礁龄变化的差异,并对礁区的总固碳量进行了估算.结果表明： 增殖礁礁体附着褶牡蛎壳干质量和总湿质量均呈现明显的季节性变化(P＜0.01),4月最低,12月最高.增殖礁礁龄对附着褶牡蛎壳干质量、总湿质量和附着厚度影响显著(P＜0.01),均随礁龄的增加呈递增趋势.莱州湾圆管型增殖礁5、4和3年礁龄的礁体附着牡蛎固碳量分别为17.61、16.33和10.45 kg·m^-3.2009—2013年,莱州湾金城海域64.25 hm²海洋牧场圆管型增殖礁礁体上附着牡蛎总固碳量约为297.5 t C,相当于封存了1071 t CO₂,而封存固定这些CO₂所需费用约1.6×10⁵～6.4×10⁵美元.因此,增殖礁附着牡蛎具有巨大的生态效益.     

基于生境质量和生态响应的莱州湾生态环境质量评价

莱州湾沿岸海域未来10a是山东省集约用海规划的重要区域。为了降低和减少用海工程对海洋生态系统可能产生的不利影响,确定集约用海适宜规模和科学选址,应用已构建的集约用海对海洋生态影响评价指标体系和方法,从生境质量和生态响应两方面对莱州湾2004年至2012年的生态环境质量状况进行了评价。结果表明:位于莱州湾西部和南部近岸海域的Ⅰ区和Ⅳ区生态环境质量达到"差"的等级,生境质量总体上处于轻度到中度污染水平,水质和生物质量污染较严重,生态受到中度到严重扰动,其中浮游植物和浮游动物密度偏离标准值较大,大型底栖生物密度和生物量总体偏离标准值不大,但其物种组成已发生了明显变化,鱼卵和仔鱼数量急剧下降。在这两个区域要严格控制集约用海工程规模和新的污染排放,密切关注其对海洋生态的影响。位于莱州湾中部和东部的Ⅱ区和Ⅲ区生态环境质量接近"一般"等级,生境质量总体上处于轻度污染水平,水质受到一定程度污染,生态处于中度扰动状况。总体上,2011年和2012年莱州湾生态环境质量综合指数E值明显高于其他年份,生态环境有明显好转趋势。     

幼体中国对虾荧光标记虾的制作

采用经过暂养,平均体长为2 cm以上的中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)进行试验,用黄色、红色和绿色荧光染料(visible implant elastomer,VIE)制作荧光标记对虾.结果表明,对照组中国对虾与用VIE标记后7个试验组中国对虾在生长发育等方面没有差异,并且各组对虾蜕皮正常.尽管荧光标记的残留率随着虾体的生长有所下降以及分布的不均匀,但荧光标记的保持率为95%.3种颜色的荧光染料中,红色荧光标记的效果最好.     

基于生态系统服务价值的莱州湾-黄河三角洲海岸带区域生态连通性评价

基于最小累积费用模型(MCR)和生态连接度指数(ECI),对莱州湾-黄河三角洲海岸带区域的生态连通性进行综合评价。结果显示:(1)莱州湾-黄河三角洲海岸带区域生态连通性存在明显的陆海梯度变化特征,以海岸滩涂地带为中心向两侧辐射呈条带状递减;(2)2000—2015年生态连通性指数整体呈现明显的下降趋势,下降幅度达12.69%;城市化和交通等基础设施建设使区域人工障碍物集聚化和扩张趋势明显,加剧陆域生态景观的破碎化和孤岛化趋势,从而导致生态系统服务功能退化、生态连通性降低;(3)莱州湾-黄河三角洲海岸带区域生态连通性整体处于较低水平,极低连通性和低连通性分布面积占比最大,较高连通性区域呈现向次一级或更低等级连通性转变的趋势。不同等级生态连通性分布区域的转移变化反映了人类活动和自然因素双重干扰下莱州湾-黄河三角洲海岸带生态系统格局及其物质、能量、生物、信息流等的变化规律。研究将为莱州湾-黄河三角洲生态系统保护与海岸带综合管理提供相关科学参考。     

中国对虾荧光标记虾的大规模制作与养殖试验

以平均体长为2 cm以上的10 632只中国对虾(Fenneropenaeus chinensis),用红色荧光染料(visible implant elastomer,VIE)制作荧光标记对虾,与10万只非标记的中国对虾在同一池塘养殖。结果表明,VIE标记对虾和非标记对虾经2-3个月的养殖后,在生长发育和成活率等方面没有差异。尽管荧光标记的残留率随着虾体的生长有所下降以及分布的不均匀,但荧光标记的保持率为70%以上。红色VIE标记可以用于中国对虾的海洋增殖放流研究。     

多毛类底栖动物在莱州湾生态环境评价中的应用

多毛类底栖动物常作为环境扰动的指示生物.对2011年莱州湾20个站位的多毛类底栖动物群落生态特征及其与沉积物理化特征的相互关系进行了研究,以期应用于莱州湾生态环境质量状况评价.结果表明,莱州湾多毛类共60种,4季平均生物密度为548.7个/m2,平均生物量为2.79 g/m2,机会种种类数量占优势种种类37.5％.种类多样性较高站位主要集中在湾东部,较低站位集中在湾西部和南部.ABC曲线表明多毛类动物处于中等扰动状态.BOPA指数显示,春季,站位S15和S16为中度污染,夏季,S14站位为重度污染.BIO-ENV分析结果显示,5个最佳环境变量组合相关系数ρs＞0.8,表明沉积物理化性质对多毛类动物群落结构的影响是显著的,沉积物粒度是最主要环境因子.因此,可通过多毛类种类、数量组成的时空变化特征及其与环境因子的生态关系,评价莱州湾生态环境质量状况,为环境污染控制和海洋生态环境保护提供基础信息和科学依据.     

莱州湾大型底栖动物功能群现状

2011年对莱州湾20个站位进行了4个航次的大型底栖动物调查,运用功能群为基础的研究方法,研究了莱州湾大型底栖动物的功能群组成及多样性.结果表明:2011年共发现177种大型底栖动物,以环节动物、软体动物和节肢动物为主,各功能群所含种类占全部种类的百分比依次为C＞D＞Pl＞O＞Ph,栖息密度百分比依次是Pl＞D＞C＞O＞Ph,生物量百分比依次是Pl＞C＞D＞O＞Ph;通过聚类分析可将20个站位分为3组;各功能群的种类数、栖息密度和生物量在季节变化上均无显著差异,各功能群的丰富度指数(d)依次是C＞D＞P1＞O(Ph功能群除外),季节间差异显著(P＜0.05),均匀度指数(J')依次是C＞D＞O＞Pl,季节间差异不显著,多样性指数(H')依次是C＞D＞Pl＞O,季节间差异不显著;种类多样性和功能群多样性呈显著线性正相关;ABC曲线显示,大型底栖动物群落受到了不同程度的扰动;大型底栖动物群落与其食物来源共有4个营养级,大型底栖动物功能群占第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ营养级,各营养级之间构成了一张复杂的食物网.     

基于Ecopath模型的三门湾生态系统结构与功能

生态系统的结构决定生态系统的物质循环、能量流动和系统功能.本研究采用Ecopath模型,根据2017-2018年中国东海三门湾海洋生态实地调查数据,构建了三门湾生态系统的生态通道模型,描述了三门湾生态系统的能流结构,分析了其功能特征.结果显示:三门湾生态系统营养级范围在1～3.80,能流渠道主要表现为牧食食物链,系统能...     

莱州湾鱼类群落优势种生态位

根据2011年5月、8月、10月和12月莱州湾底拖网调查资料,对该海域鱼类群落优势种的生态位进行了研究。结果表明,全年调查共捕获鱼类49种,各季节优势种种类数分别为春季3种,夏季5种,秋季3种,冬季4种。夏、冬季优势种的丛生指数较低,春、秋季较高;冬、春季优势种的平均拥挤度较低,夏、秋季较高。基于欧氏距离的优势种丰度聚类结果同优势度排序结果吻合。主成分分析(PCA)表明,青鳞小沙丁鱼(Sardinella zunasi)和赤鼻棱鳀(Thryssa kammalensis)分别是影响第一轴和第二轴的主要种类。绯鱼衔(Callionymus beniteguri)、鲬(Platycephalus indicus)、髭缟虾虎鱼(Tridentiger barbatus)和短吻红舌鳎(Cynoglossus joyneri)是时空二维生态位宽度最高的种类(2)。时空生态位显著重叠(0.6)的种类有7组,其中银姑鱼(Pennahia argentata)和皮氏叫姑鱼(Johnius belengerii)重叠值最高(0.798)。δ~(13)C值变幅(CR)最大的种类为斑鱼祭(Konosirus punctatus),δ~(15)N值变幅(NR)最大的种类为青鳞小沙丁鱼;青鳞小沙丁鱼和鱼祭生态位总面积超过20,皮氏叫姑鱼生态位总面积最小(1.38)且与其他优势种营养生态位重叠较高。等级聚类、排序、PCA和优势种排序结果较一致,而与时空生态位宽度分析结果差异较大,表明莱州湾鱼类群落结构受洄游鱼类的影响较大。时空生态位宽度较高的种类主要为集群特征不明显的周年定居种(绯鱼衔、鲬、短吻红舌鳎等底层鱼类),而季节洄游种(青鳞小沙丁鱼、鱼祭、赤鼻棱鳀等中上层鱼类)因时间生态位宽度较低导致时空生态位宽度较低。时空生态位和营养生态位分析表明,生态位重叠导致的资源利用性竞争并不是导致莱州湾鱼类群落结构现状的决定性因素,而更多可能是人为干扰形成的。     

莱州湾鱼类群落同功能种团的季节变化

利用2011年5月、8月、10月和12月底拖网调查数据,对莱州湾海域鱼类同功能种团特征及其季节变化进行了研究。全年调查共渔获鱼类49种,全部为硬骨鱼类。根据鱼类的摄食习性,调查海域鱼类可划分为浮游动物食性种团、浮游动物/底栖动物食性种团、底栖动物食性种团、底栖动物/游泳动物食性种团、游泳动物食性种团、杂食性种团和碎屑食性种团共7个同功能种团,其中底栖动物食性种团种类数最多(14种),底栖动物/游泳动物食性种团次之(12种)。碎屑食性种团生物量在全年处于第一优势地位,占32.8%;其次为浮游动物食性种团,占31.6%;再次为底栖动物/游泳动物食性种团,占25.0%。同功能种团多样性(HFD)和种类多样性(Hs)季节变化趋势相同,均在夏季达到最高值,冬季达到最低值;两者关系使用指数方程拟合效果最佳。浮游动物食性种团平均营养级为3.71、浮游动物/底栖动物食性种团为3.83、底栖动物食性种团为3.43、底栖动物/游泳动物食性种团为3.75、游泳动物食性种团为3.86、杂食性种团为3.73、碎屑食性种团为3.34。与20世纪80年代、90年代调查结果相比,目前莱州湾碎屑食性种团比例明显上升,游泳动物食性种团比例大幅下;底栖动物食性种团和游泳动物食性种团的平均营养级明显下降,碎屑食性种团平均营养级有所上升。     

基于生态供给-消耗平衡关系的中尼廊道地区生态承载力研究

中尼廊道地区作为南亚通道建设的关键环节,具有生态环境脆弱且对生态资源依赖性强的基本特征,中尼廊道建设占用生态空间,将增加生态系统对农牧业生产活动的承载压力;因此,开展中尼廊道生态承载力研究对青藏高原生态保护和南亚通道建设具有重要的实践价值和指导意义。本文基于生态供给与消耗平衡关系,通过计算农牧业生产对生态系统净初级生产力的消耗,评估中尼廊道地区的生态承载力,结果表明：（1）中尼廊道地区生态承载力处于富富有余状态,2015年有7个县域生态承载力处于临界超载或平衡有余状态;整体上生态系统尚有较大的生态空间来支撑中尼廊道建设,但建设可能給局部县域带来超载风险。（2）中尼廊道地区生态系统供给量处于稳定波动状态,畜牧业生态消耗在生态消耗中占主导地位（占比超80%）;得益于2005年起实施的草畜平衡政策,中尼廊道地区及其24个县域生态消耗量呈下降趋势,农牧业生产活动对生态系统造成的压力降低,生态承载状态向优发展;但地处粮食主产区、口岸区、城市化辐射区的7个县域,在本地及周边地区日益增长的对农牧业产品的生活需求驱动下生态消耗量处于增加态势。（3）若以实现生物多样性公约所倡导的50%生态资源得到保护为生态保护目标,目前中尼廊道农牧业生产模式产生的生态消耗将超出其可利用供给,区域可持续发展需要关注如何通过中尼廊道建设带动当地产业结构调整以缓解农牧业生产对生态系统的压力。     

莱州湾多毛类底栖动物生态特征及其对环境变化的响应

研究了2010年莱州湾15个站位的多毛类底栖动物群落生态特征及其对主要海水化学、沉积物环境变化的响应,并与1998年的相关研究进行了对比,以期对莱州湾生态质量现状进行健康评价。结果表明:与1998年相比,2010年底栖动物种类组成和生物多样性发生了较大的变化,底栖动物中绝对优势种为小头虫(Capitellacapitata)。夏季,H’与硝酸盐、石油类、重金属铅、铜、锌、铬呈负相关,说明多毛类动物多样性随着富营养化程度的提高而相应降低,营养物质氮的大量输入,重金属的污染,对莱州湾多毛类动物群落产生了一定负面影响。ABC曲线和BOPA指数结果显示,底栖动物的丰度优势度曲线高于生物量曲线,表明莱州湾底栖动物群落处于重度扰动状态,并且以小头虫为主的多毛类动物显著增加预示了莱州湾已经受到了一定程度的污染。加强海水养殖管理,合理利用海洋生物资源,对底栖动物群落的稳定性和环境的可持续利用具有重要意义。     

多类型保护地生态承载力核算模型及应用

生态承载力核算是进行保护地科学保护和有效利用的重要基础。多类型保护地是多种类型的保护地分布集中、相邻相连、交叉重叠的地理空间。研究将多类型保护地功能空间与生态系统服务相对应,划分为生态空间、生产空间、生活空间和游憩空间,在此基础上将多类型保护地生态承载力定义为生态系统在这四类空间中维持其重要生态系统服务功能的能力,并将其划分为自然基础承载力、社会经济活动承载力以及游憩承载力,构建了适用于多类型保护地的生态承载力核算框架模型。以三江源国家公园黄河源园区为案例区,进行了生态承载力核算。研究能够为多类型保护地经济建设规模、结构与布局优化调控研究提供科学依据。     

基于Ecopath模型的荣成俚岛人工鱼礁区生态系统结构和功能评价

基于2009年在荣成俚岛人工鱼礁区进行的周年生物资源调查数据,构建了俚岛人工鱼礁区生态系统生态通道模型(Ecopath),系统分析了俚岛人工鱼礁区生态系统的能量流动规律和系统结构特征.该模型由19个功能组构成,基本涵盖了俚岛人工鱼礁区生态系统能量流动的主要过程,根据礁区调查出现的鱼类与鱼礁的对应位置关系划分功能组,并引入浮游异养细菌功能组.结果表明:礁区调查出现的鱼类可划分成7个功能组,系统中各功能组的营养级在1.00 ～ 3.72级,其中,礁区I型鱼类处于最高营养级;系统总流量为10786.68t·km-2·a-1,其中,27％流向碎屑,17％以捕捞和沉积的形式流出系统;系统的总初级生产力为4131.97 t· km-2·a-1;系统的总能量转换效率为10.5％,流量中来自碎屑的比例为39％,61％直接来源于初级生产者,能流通道以牧食食物链为主导;系统的总初级生产量/总呼吸量为1.84,系统连接指数为0.20,Finn循环指数为4.5％,能流平均路径为2.62.俚岛人工鱼礁区生态系统当前的成熟度和稳定性较低,是一个正处于发育阶段的生态系统,系统抵抗外界干扰的能力较弱,鱼礁区的生态环境和渔业产出在年际间会出现一定波动,人工鱼礁对生态环境的修复作用需要继续养护才能得以实现.     

渤海莱州湾渔业资源增殖的敌害生物及其对增殖种类的危害

根据近岸捕食鱼类胃含物分析及渤海生物资源大面积定点拖网调查 ,研究了渤海莱州湾渔业资源增殖的敌害生物种类、分布及其对增殖种类的危害 .结果表明 ,鲈鱼幼鱼、黄姑幼鱼、绵鱼尉、虾虎鱼类是捕食渤海对虾、梭鱼等增殖种类幼体的主要敌害生物 ,危害主要发生在近岸 ,其中鲈鱼危害较为严重 ,主要危害期为 7月 ,被捕食的幼对虾长度以 3～ 7cm为主 .鉴于敌害生物大量捕食增殖种类主要发生在近岸和两者密集分布区的重叠处 ,在增殖放流区选择上 ,对敌害生物采取“回避”策略是保护增殖放流种类的可行措施 .