微宇宙理论及其在生态毒理学研究中的应用

简述微宇宙理论、发展史和主要类型 ,并着重综述了微宇宙在生态毒理学研究中的主要应用情况 ,以及与实验室单物种试验和野外试验比较微宇宙的优缺点 ,并对微宇宙的未来发展趋势也作了简要讨论。

富营养化对海洋生态系统的影响及其围隔实验研究

陆源的营养盐输入引起海洋中的富营养化，提高了水体中营养盐含量，改变了水体中营养盐比例，引起浮游植物水华甚至赤潮。水华发生时由于沿传统食物链的能流在浮游植物环节阻塞，能量过多地分配到微生物环，细菌大量繁殖分解有机物，导致水体缺氧，造成鱼虾贝类窒息死亡。围隔系统是物质相对守恒的系统，围隔与自然海水没有水交换，利用现场围隔实验可以定量地、系统地研究海洋生态系统对富营养化的响应。围隔实验现已成为全球海洋生态系统动力学研究的重要手段。

象山港围隔生态系水质模型研究

在美国环保局开发的WASP(the water quality analysis simulation program,水质分析模拟程序)中的概念模型基础上,运用系统动力学软件Stella9.0.2建立了适用于海洋围隔生态系水质动力学模型。模型包括浮游植物、磷循环、氮循环、碳生化需氧量-溶解氧4个模块,涉及叶绿素a、有机磷、无机磷、有机氮、氨氮、硝酸-亚硝酸盐氮、生化需氧量、溶解氧8个水质指标。利用2010年10月初象山港围隔生态实验数据进行了模型验证和参数率定工作,成功模拟了不同水温条件下围隔水质情况,并确定了30余个模型参数,展现了系统动力学模拟的优势,为揭示象山港海域生态系统的动力学机制,模拟和预测他的变化提供科学依据。

围隔生态系富磷及油污染对叶绿素a变化的影响

根据 1 997年 1 0月和 1 998年 5月 2次围隔生态系实验中获得的叶绿素 a资料 ,分析了在富磷围隔实验中不同粒径叶绿素 a的变化及各自所占的百分比以及油污染对叶绿素 a变化的影响。实验结果表明 :在 P- meso中 ,1 0月份 Chl- a的含量每天以 1 0～ 1 6 μg/L的速度呈指数生长 ,最高达到 74.89μg/L;大于 2 0μm的大型浮游植物是浮游植物总生物量的主要贡献者。5月份 Chl- a含量在加磷后增长的速度每天为 3～ 8μg/L,较 1 0月份慢 ;2～ 2 0 μm和 GF/F～

模型池塘生态系统设计与应用研究

报道了三种模型池塘生态系统即池塘微宇宙、池塘中宇宙和模型水陆生态系统的设计、组建与应用研究结果。三种模型生态系统分别由水族箱（６０×３０×４０）ｃｍ３、玻璃钢水槽（３×１×１）ｍ３和水泥池（２×２×０．６）ｍ３组成，铺垫一定量含有水生生物种子、孢子及卵子的干河泥，灌注自来水。起始氮、磷浓度按中富营养水平配置。培育约一个月，即可分别长成典型的沉水植物群落和沿岸植物群落，并可维持达数月。冬季水槽排干，第二年注水培养，生物群落可重新发展。该系统可连续使用数年。单甲脒农药影响实验结果表明，三种模型生态系统反应均灵敏，可以作为评价、预测化学污染物直接或经地表径流进入水体引起整体生态效应的良好工具。

单甲脒农药对草型塘模型生态系统影响的初步研究

在室外中等规模草型塘模型生态系统（Ｖ＝３ｍ￣３）中，实验研究了国产新农药单甲脒盐酸盐水剂对池塘生态系统结构与功能的影响．在１２．５、２５．０和５０．０ｍｇ／Ｌ的农药浓度下１周左右，大型水生植物、浮游植物、浮游动物、底栖动物均受到不同程度的损伤和破坏，种类、密度，多样性指数下降，高浓度组中浮游生物全部消亡；水层中的好氧异养菌数量则明显增加，单甲脒浓度越高异养菌数量增加越多．与此同时，群落产氧量减少，呼吸量增加，Ｐ／Ｒ比值及ｐＨ值明显下降，单甲脒浓度越高，群落代谢变化幅度越大．单甲脒水剂还明显增加水体总氮和磷酸盐含量．实验结果表明，草型塘模型生态系统是评价农药等化学品整体生态效应的一种有效途径．

磷的不同动态变化对模拟湖泊生态系统中附草螺类的影响

采用试验围隔模拟湖泊富营养化过程,选取磷的不同动态变化,研究其动态输入模式对附草螺类的影响。结果表明,总量相同时,中短期内低频次的磷输入比高频次的磷输入对螺类生物量的影响更显著,而长期条件下高低频次的磷输入对螺类生物量的影响无显著差异(P>0.05)。营养的添加显著促进螺类生物量(密度和丰度)的增长。试验系统中附植藻类的生物量与螺类的生物量成显著负相关(P<0.05),沉水植物刺苦草(Vallisneria spinulosa)与螺类(Radix)生物量的相关性不显著(P>0.05),表明螺类是螺类-附着藻-沉水植物系统的关键调控因子,而沉水植物可能会因生态系统状态的差异而存在不同的响应机制。

海洋围隔生态系中环境因子对长牡蛎的生态效应

本研究应用海洋围隔实验技术探索围隔生态系中环境因子对长牡蛎（Ｃｒａｓｔｒｅａ ｇｉｇａｓ）的生态效应。研究结果表明：牡蛎养殖密度与牡蛎体重增长呈负相关；养殖水体的 Ｎ、Ｐ平均浓度分别达到 ２６． ４和 ２． ５ μｍｏｌ／ｄｍ~３的水平时牡蛎生长较佳；悬浮物浓度过高会导致牡蛎死亡。

温排水对围隔生态系统各粒级海洋浮游生物的影响

为了评价电厂温排水对海洋浮游生态系统的影响,2010年10月5日—11日于象山港宁海国华电厂附近海域,根据该海域表层海水温度的变化梯度设计围隔实验,测定围隔中各粒级海洋浮游生物生物量(B),呼吸率(R)和初级生产率(P)以及浮游生态系统的总初级生产量与总呼吸量的比值(TPP/TR)和周转率。分析结果表明,在25.20～26.40℃,0.25℃的温升对各粒级浮游生物的B,R和P的影响均不明显,0.52℃的温升对小型和微型浮游生物的R和P均有一定的促进作用,但对B的影响均不明显,对微微型浮游生物的B,R和P的影响不明显;在25.20～26.40℃,0.52℃的温升使该浮游生态系统的TPP/TR和周转率分别提高了1.2倍和1.5倍。本研究为评价温排水对海洋生态系统的影响提供了一定依据。

水生态系统中宇宙发展现状

水生态系统中宇宙指人工构建的河流、湖泊、湿地、海洋等水生态系统近自然模拟装置,可以控制一定的物理、化学要素和生境条件,开展生物群落响应研究。中宇宙实验可以弥补传统实验室小型装置模拟要素过于简单,而野外现实系统复杂不可控制和难以开展对比实验的局限。本文列举了当前国际上多个科研机构长期运行的水生态系统中宇宙,将其归纳为流水型中宇宙、围隔装置、陆基模拟池、移动式水槽4类,各类中宇宙一般包括物理-生物模拟系统、自动调控系统、监测分析系统、中央控制系统。近年来,我国水生态系统的研究逐渐从单一环境要素向生态系统整体转变,对中宇宙模拟实验的需求愈加迫切。建议我国水生态系统中宇宙建设应提高结构复杂性,并与野外现场监测相结合,共同支撑更大尺度系统的整体模拟。