渤海生态通道模型初探

生态通道模式（Ｅｃｏｐａｔｈ Ｍｏｄｅｌ）是一种较为方便地研究生态系统结构,特别是水域生态系统结构的工具,它根据能量平衡原理,用线性齐次方程组描述生态系统中的生物组成和能量在各生物组成之间的流动过程,定量某些生态参数,如生物量、生产量／生物量、消耗量／生物量、营养级和生态营养效率（ＥＥ,Ｅｃｏｔｒｏｐｈｉｃ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）等,它能够给出能量在生态通道上的流动量,便于对生态２系统的特征和变化     

渤海生态系统的营养关系:碳同位素研究的初步结果

1997年6月5～10日在渤海4个站位上采集了悬浮体、浮游生物、底栖生物和沉积物样品,其目的是采用碳稳定同位素方法研究渤海生态系统的营养关系.浮游动物样品按其粒级分为＞1000μm,500～1000μm以及200～500μm3个组分.碳同位素分析结果表明,在春末渤海生态系统各级各类生物δ13C值的范围为-25.67～-17.42×10,其中浮游生物群体(不包括游泳动物)δ13C值相差约3.68×10-3,相当于该生态系统有3.2个营养层次.中型浮游动物随粒径的增大,其δ13C值增大,显示出营养层次的碳同位素富集作用,但不同粒级组分相互间δ13C值也存在着相当程度的重叠,实际上这也是其生物组分有重叠的反映.营养层次随颗粒的增大而升高,这一趋势与Rau等,Sholt0-Douglas等,Fry与Quinones的结果是完全一致的.渤海底栖生物的δ13C值一般要比浮游生物的δ13C值高,这并不意味着底栖生物的营养层次要比浮游生物的高,而是反映其食物来源的差异和底栖与浮游两个食物网底部同位素组成的不同.有限的底栖生物样品的同位素分析结果表明渤海底栖生物食物网有4个营养层次.各种底栖生物的碳同位素组成也反映了它们的食物来源和营养位置.     

基于生态通道模型的长江口水域生态系统结构与能量流动分析

利用Ecopath with Ecosim在前期研究的基础上构建了3个时期(2000年秋、2006年秋、2012年秋)长江口水域生态系统的生态通道模型,分析对比了三峡工程蓄水前中后期,长江口水域生态系统结构与能量流动特征。模型将长江口水域生态系统划分为鱼类、虾类、蟹类、头足类、底栖动物、浮游动物、浮游植物、碎屑等17个功能组,基本覆盖了长江口生态系统能量流动的主要途径。模型结果分析表明:蓄水前中后期,长江口水域生态系统各功能组营养级组成和分布相近,但由于长江口渔业过度捕捞,蓄水中后期多数功能组的生态营养转换率被动提高。长江口渔获物的组成未发生明显变化,但渔获物的平均营养级降低,渔获量减少。蓄水中后期,生态系统中牧食食物链的重要性增加,碎屑食物链的重要性降低,这与蓄水之后长江入海径流改变、泥沙量减少、陆源污染增加关系密切。结果表明,蓄水前中后期,生态系统均处于不成熟阶段,蓄水后生态系统总生物量、初级生产量及流向碎屑的能量呈降低趋势,但系统的净效率和再循环率升高。     

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...     

生态系统的冗余与营养结构模型

生态系统的冗余与营养结构模型党承林黄瑞复（云南大学生态学与地植物学研究所,昆明６５００９１）ＲｅｄｕｎｄａｎｃｙｉｎＥｃｏｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｔｈｅＭｏｄｅｌｆｏｒＴｒｏｐｈｉｃＳｔｒｕｃｔｕｒｅ．ＤａｎｇＣｈｅｎｇｌｉｎ,ＨｕａｎｇＲｕｉｆｕ（Ｉｎ...     

基于Ecopath评估蟹-稻复合生态系统营养结构和能量流动

蟹-稻综合种养模式为我国水产养殖以及农业从单一经营转变为复合经营提供了一种新模式,为了促进蟹-稻共作模式的推广和普及,应用Ecopath生态通道模型对该系统进行了营养结构和能量流动的分析。研究结果表明蟹-稻共作生态系统的最高营养级(3.140)高于稻田单作系统的最高营养级(2.676),生态系统的能量流动主要有两条途径,即以沉水植物和其他维管束植物为起点的牧食链及以碎屑为起点的腐质链;蟹-稻共作农田生态系统在6月和10月的Finn′s循环指数(Finn′s cycling index,FCI,0.55和1)和Finn′s循环平均能流路径长度(Finn′s cycling mean path length,FCL,2.066和2.077),稻田单作农田生态系统在6月和10月的FCI(1.14和0.81)和FCL(2.089和2.137),说明蟹-稻共作模式可以形成一个稳定的生态系统,中华绒螯蟹的加入可以促进该完整的生态系统的能量流动,且随着螃蟹的成长,系统成熟度有所提高,只是较单作系统的成熟度低,共作系统有更大的成熟空间;蟹-稻共作农田生态系统在6月和10月的连接指数(Connectan...     

生态系统营养结构多样性的测度

生态系统层次上的生物多样性是指生物圈内生境、生物群落和生态过程以及生态系统的多样性,营养结构和营养过程的多样性是其中最重要的一个方面。本文通过宏观营养动力学的理论和方法,对生态系统营养结构进行分析,定义了反映生态系统营养结构多样性的两类指标,即营养物与流通量沿宏观营养链分布特征的多样性(D_Ⅰ),以及所有宏观营养级上营养物与流通量在不同分室上分布特征的多样性(D_Ⅱ)。这两类多样性是度量生态系统营养结构多样性的两个基本测度。     

基于Ecopath模型的千岛湖生态系统结构和功能分析

为探索千岛湖生态系统现状及其历史变化, 根据2016年千岛湖的渔业资源与生态环境调查数据, 构建了千岛湖生态系统的 Ecopath 模型, 综合分析系统的能量流动过程、营养级结构和生态系统总体特征。2016年千岛湖 Ecopath 模型由18个功能组组成, 有效营养级范围为1—3.41, 牧食食物链的能量流动占系统总能量的56%。系统杂食指数(SOI)、联结指数(CI)、Finn循环指数分别为0.13, 0.26和5.15%。千岛湖与其他湖泊和水库比较, 其生态系统的各功能组的聚合度较高, 联结程度较为紧密, 物质再循环比例较高, 系统较为成熟。但千岛湖的系统总流量较低为24698.27 t/(km2·a), 总初级生产量与总呼吸量的比值为6.51, 表明系统总体规模较小且仍处于发展阶段。根据千岛湖生态系统历年变化趋势分析: 千岛湖生态系统的总体规模有变大趋势, 稳定性和复杂性有所增强, 但营养交互关系变弱, 系统抵抗外界干扰的能力仍较低。同时, 千岛湖生态系统的初级生产者转化效率较低, 食物网趋于简单, 应采取适当的管理措施, 以保障千岛湖生态系统的健康发展。     

基于Ecopath模型的太湖生态系统结构与功能分析

根据2008—2009年太湖湖区水生生物调查的结果及主要水生动物摄食生态学已发表资料,应用Ecopath with Ecosim 6.1软件构建了太湖生态系统的食物网模型,初步分析了太湖生态系统功能与结构特征.模型由初级生产者、主要鱼类及无脊椎动物和有机碎屑等20个功能组组成.结果表明： 太湖生态系统的能流主要分布在4个营养级上,顶级捕食者鲌鱼营养级最高.食物网存在两条主要的营养传递途径,即碎屑食物链和牧食食物链,且碎屑食物链占比较大;营养级I的利用效率低下,大量初级生产力未能流入更高的营养层次,造成生态系统下层的营养流动“阻塞”.对系统总体特征分析发现,反映系统成熟度的指标,包括较高的净初级生产力(NPP)和净初级生产力/呼吸(NPP/R),以及较低的连接指数(CI)、系统杂食指数(SOI)和Finn循环指数(FCI)等,都揭示了太湖“幼态化”的生态系统现状;混合营养分析和关键种筛选结果显示,高强度的渔业捕捞活动对系统负影响显著,而顶级捕食者的下行效应显著下降.
     

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。     

渤海中、南部大型底栖动物的群落结构

在对渤海中、南部大部分海区 3个航次的大型底栖动物现存量、生产力和物种多样性研究的基础上 ,对群落结构及其与环境因子的关系进行了分析。结果表明 ,种群的相对重要性存在着年份和季节的差异 ,与大型底栖动物群落关系最为密切的环境因子为水深和底层水中的硝酸盐浓度。底层水中的 NO3-N和 PO4-P含量、N∶ P值及大型底栖动物的类群组成显示 ,渤海已成为典型的富营养化海域 ,有些群落已有受到污染或富营养化扰动的趋势 ,但总体上污染尚未给研究海域的大型底栖动物群落结构带来明显影响。与 2 0世纪 80年代初相比 ,渤海大型底栖动物群落组成发生了一些变化 ,高速的富营养化进程、渔业活动的加剧以及底栖动物捕食者的改变 ,可能是造成变化的原因     

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。     

南海北部生态系统食物网结构、能量流动及系统特征

根据20072008年在南海北部(107°00'120°00'E、17°00'23°30'N)进行的海洋生态综合调查数据,应用Ecopath with Ecosim软件构建了南海北部生态系统的生态通道模型,并通过模型分析了南海北部海洋生态系统的食物网结构、能量流动和系统的总体特征,并简要总结过度捕捞生态系统的基本特征。结果表明,南海北部海洋生态系统以捕食食物链为主要能流通道,初级生产者是系统能量的主要来源。各功能群的营养级范围为13.99,哺乳动物占据了最高的营养层,平均渔获物营养级为2.93。利用生态网络分析,系统的能量流动主要有6级,来自初级生产者的能流效率为12.6%,来自碎屑的转换效率为10.4%,平均能量转换效率为11.5%。系统连接指数(Connectance Index,CI)和系统杂食指数(System Omnivory Index,SOI)分别为0.290和0.239;Finn’s循环指数(Finn’scy cling index,FCI)和系统平均路径长度(Finn’s mean path length,MPL)分别为4.380和2.476;总初级生产力/总呼吸为2.596,综合研究表明当前南海北部海洋生态系统处于不成熟阶段。     

基于Ecopath模型分析分水江水库生态系统结构和功能

根据2008-2009年浙江分水江水库渔业资源和生态环境调查数据,采用Ecopath with Ecosim软件构建了分水江水库的物质平衡Ecopath模型.模型构成包括鲢、鳙、鳊、花〖HT5,7〗鱼〖KG-*3〗〖HT5,6〗骨〖HT5F〗、翘嘴鲌、鲴类、其他鱼类、寡毛类、水生昆虫、浮游动物、浮游植物、有机碎屑等14个功能组,较好地模拟了分水江的水库生态系统.结果表明： 分水江水库生态系统包含5个营养级,且营养物质流动主要发生在前3个营养级.牧食食物链和碎屑食物链是系统中的主要能流,但是食物网结构较简单,容易受到外界干扰的影响.转移效率在低营养级较低,表明系统的能量利用较低,过多的营养物质储存在系统中可能导致富营养化的发生.较低的联结指数、系统杂食性系数、Finn氏循环指数以及Finn氏平均路径长度值都表明该生态系统处于不稳定状态,而生产量/总呼吸和生产量/生物量的值较高,说明此生态系统的初级生产力远高于其呼吸量,系统处于生态发育前期.分水江水库由于发育历史较短,仍处于由不成熟向成熟发育的过程中.     

黄渤海海水养殖自身污染的评估

探讨了投饵和非投饵两种养殖方式自身污染对海洋环境的影响.结果表明,海水养殖产量与营养盐类、COD和赤潮发生次数均呈正相关关系,其中无机氮含量和赤潮发生次数与虾养殖产量有显著正相关关系,说明海水养殖自身污染对邻近海域富营养化及赤潮发生有一定影响.通过黄渤海海水养殖向海洋排泄氮、磷、COD等污染物估算,分别占相应陆源污染物排海量的2.8%、5.3%、1.8%.虽然与人类其他活动向海洋排污量相比,水产养殖的排污量所占比重还不算大,对于某些局部水域,特别是海水养殖密集区,将对海洋环境的影响产生叠加作用,很可能成为刺激近海富营养化和赤潮发生的一个重要因素,应引起足够的重视.