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。     

海州湾人工鱼礁区和河口区食物网结构与功能的比较

近年来,在快速变化的近海环境和人类活动的共同影响下,渔业资源的管理和可持续利用对保护和恢复海洋生态系统越来越重要。基于2020-2021年的渔业资源数据构建了海州湾海域人工鱼礁生态系统（ARE）和河口生态系统（EE）的生态系统能量通道模型（Ecopath）,比较和分析了两个区域食物网结构与功能的差异性和相似性。结果显示,ARE的生物量流动直接或间接来自碎屑食物链。I-III营养级占生态系统总生物量流量的97.98%以上;EE的生物量流动来自于初级生产力食物链。I-III营养级占生态系统总生物量流动的99.88%以上。浮游生物是具有自下而上控制效应的重要结构功能类群,顶级捕食者则控制着两个生态系统的自上而下的效应。总体而言,EE的Finn循环指数（FCI）、Finn平均路径长度（FMPL）、连通性指数（CI）、系统杂食性指数（SOI）和优势度/容纳量（A/C）较高,比ARE更成熟,但ARE的自由度/容纳量（O/C）和多样性指数（H）较高,食物网结构更多样化、更稳定。研究认为,人工鱼礁建设的持续进行,将有助于增强渔业资源的养护并推动海州湾生态系统走向更加成熟、稳定和健康的状态。     

南方山地人工草地群落结构组建及其与环境因子的关系

采用CCA排序技术,定量分离了刈割和放牧下环境、空间、生物和随机因素对亚热带山地人工草地群落结构组建的贡献,分析了不同管理制度下的群落．环境关系．放牧和刈割条件下,与环境因素有关的群落结构变化分别为27．4％、25．9％(其中环境因素独立作用分别为18．9％、19．8％),空间因素解释的变化分别为32．5％、24．2％,生物及随机因素造成的变化分别为48％、56％．说明放牧削弱了生物学过程(主要是物种相互作用和种子扩散)对群落结构组建的作用,增强了空间因素的影响．空间因素主要是通过与环境因素耦合(改变直接环境的空间分布)对群落结构组建起作用、刈割条件下,群落结构和物种多度沿环境变化呈梯度分布．放牧条件下,环境因素与群落、物种的关系比较复杂,不同干扰程度的群落小斑块向不同方向演替．     

荣成俚岛人工鱼礁区游泳动物群落特征及其与主要环境因子的关系

根据2009年5月份至2010年2月份于山东荣成俚岛人工鱼礁区和对照区4个季度月的游泳动物及同步的环境调查数据,采用Margalef种类丰富度指数,Shannon-Wiener多样性指数,Pielou均匀度指数分析了鱼礁区游泳动物群落组成和物种多样性的时空分布特征,运用梯度分析法对调查区域游泳动物群落格局与环境因子进行排序分析,结合蒙特卡罗检验确定影响鱼礁区游泳动物群落结构的控制因子。调查期间共捕获游泳动物18种,隶属于8目15科,优势种为许氏平鲉(Sebastes schlegeli)、大泷六线鱼(Hexagrammos otakii)和斑头六线鱼(Hexagrammos agrammus),其中许氏平鲉在渔获量组成中占绝对优势(41%)。鱼礁区游泳动物的渔获种类数和渔获量高于各自对照区,但差异不显著(P>0.05), 季度月平均CPUE最高值出现在近岸礁区,达到830.24 g ·网^-1·d^-1。群落组成特征值上,春秋季的参数值最大,鱼礁区与对照区间并无显著差异(P>0.05)。聚类分析表明,春季、夏季和冬季均是季度月内不同区域的样方相似性较高,而秋季的远岸礁区及其对照区样方与春季各区域样方的相似性高于秋季近岸礁区及其对照区。RDA分析表明,水温对游泳动物群落组成变化的解释量为37.1%,是主要的解释因子(P=0.002)。水温和水深等环境因子主导了俚岛人工鱼礁区游泳动物群落结构的时空变化。     

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.     

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。     

大亚湾杨梅坑人工鱼礁区生态系统健康评价

以大亚湾杨梅坑人工鱼礁区海域2007～2009年间6个航次生态环境调查数据为基础,运用所建立的生态系统健康综合评价模型对该海域生态系统健康状况进行了综合评价。研究结果表明:(1)人工鱼礁区生态系统健康综合指数平均为0.794,生态系统健康总体状况处于较健康水平;(2)投礁后人工鱼礁区生态系统的健康状况明显提高,6个航次生态系统健康综合指数分别为0.713、0.807、0.830、0.841、0.759、0.815;(3)不同季节,生态系统健康水平呈现一定变化,总体以春、夏季节健康状况略优于秋、冬季节:(4)影响该海区生态系统健康的主要因素为海水总无机氮和沉积物无机碳。研究结果对于人工鱼礁区生态系统的管理、保护和规划具有参考意义。     

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.
     

基于生境适宜性指数模型的俚岛海黍子生境层级分布

为了深入了解海黍子生境,利用模型对山东俚岛海黍子生境进行适宜性分析,分别选取温度、盐度、水深、浊度、底质、无机氮浓度、磷酸盐浓度和距海藻床距离8种环境因子,通过层次分析法赋值因子权重,结合空间分析方法建立了海黍子HSI模型.利用该模型对山东俚岛近岸海域2018年春、秋两季的环境因子调查结果进行了海黍子生境分析.结果 表...     

An ecosystem model of the phytoplankton competition in the East China Sea, as based on field experiments

An ecological dynamic model for the simulation of two pelagic phytoplankton groups is developed in this article. Model parameters were adjusted and validated based on the light-limited field culture experiments and the mesocosm experiments in the East China Sea (ECS). The calculation comparisons from the proposed model, along with field experiment observations, show that the model simulate the datasets very well, qualitatively and quantitatively. The parameters’ sensitivity analysis indicates that the competition between the diatoms and dinoflagellates is most sensitive to the photosynthetic process, followed by the exudation process of the phytoplankton, while the autolysis and respiration processes of phytoplankton and the grazing and exudation processes of zooplankton can also influence this competition to some extent. The sensitive parameters include: the photosynthetic optimal specific rate; the optimal irradiance and optimal temperature for phytoplankton growth; and the half-saturation constant for limiting nutrients, etc. Results of the sensitivity analysis also indicate that light, temperature and limiting nutrients are the controlling environmental factors for the competition between the diatoms and dinoflagellates in the ECS. In order to explore the effects of light and nutrients on the phytoplankton competition, simulations were carried out with varying light and nutrient conditions. Model simulations suggest that the diatoms favor higher irradiance, lower DIN/PO₄–P ratios, higher SiO₄–Si/DIN ratios and higher nutrient concentrations, as compared to the dinoflagellates. These results support the speculation that the increase in the DIN/PO₄−P ratio and the decrease in the SiO₄–Si/DIN ratio in the ECS may be responsible for the composition change in the functional Harmful Algal Bloom (HAB) groups from the diatom to the dinoflagellate communities over the last two decades. Electronic supplementary material The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users. Handling editor: L. Naselli-Flores     

济南市土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响

基于GIS软件平台,参照中国陆地生态系统服务单位面积价值,采用转移矩阵方法和Costanza生态系统服务价值计算公式,并结合敏感度分析,探讨了济南市1989-2009年土地利用变化和生态服务价值的变化特征.结果表明:1989-2009年,济南市建设用地面积增加99.65 km2,农田和绿地面积减少103.21 km2,减少面积的90.4％被建设用地所取代;研究期间的生态服务总价值持续下降,从256.22×106元下降到214.16×106元,减少42.06×106元,农田和绿地对研究区总体服务价值变化的影响最大.济南市在未来的城市发展和规划中,需更加重视自然资源保护,合理规划土地利用结构,保持生态系统的稳定与平衡,以实现人口、资源与环境的可持续发展.     

基于Ecopath模型的莱州湾中国对虾增殖生态容量

通过增殖放流,增加优质渔业资源、改善种群结构是渔业资源养护的重要手段,而增殖生态容量的研究是科学实施增殖放流的前提.本文根据2009-2010年的渔业资源与生态环境数据,构建了由26个功能群组成的莱州湾生态系统Ecopath模型,利用该模型分析了生态系统的总体特征、营养相互关系与关键种,计算了放流品种中国对虾的增殖生态容量.结果表明：系统的总初级生产量/总呼吸(TPP/TR)为1.53,总初级生产量/总生物量(TPP/B)为24.54,同时具有较低的循环指数(FCI=0.07)、较高的剩余生产量（434.41 t·km^-2·a^-1）和较低的系统连接指数(CI=0.29),该系统目前处于发育的早期阶段.中国对虾目前不是莱州湾生态系统的关键种,当前中国对虾的生物量为0.1143 t·km^-2,有较大的增殖潜力;当生物量增长25.8倍时,仍不会超过增殖生态容量2.9489 t·km^-2.     

山东荣成天鹅湖矮大叶藻种群的生态特征

在山东荣成天鹅湖发现较大面积的矮大叶藻,因天鹅湖独特的地理位置和矮大叶藻的高生物量,可以作为山东沿海矮大叶藻的典型代表.2011年9月至2012年10月,对天鹅湖东岸矮大叶藻及其生境进行了周年调查,初步掌握了该种的分布情况及其生境的生态特征.结果表明:矮大叶藻床沉积物成分以砂(81％)和粉砂(14％)为主,沉积物C、N含量在冬季最高,C/N秋季最高;矮大叶藻的密度、高度和地上生物量与水温显著相关(P＜0.05),生长呈现明显的季节变化,8-9月生物量最大.叶片的C、N含量及C/N因生长季节的不同而存在一定差异,C含量秋季显著高于春、夏季,N含量夏季显著低于春、秋季(P＜0.01),C/N夏季显著高于春季(P＜0.05).经估算,天鹅湖矮大叶藻的年固碳能力为111.4 g C·m-2.