杂食性鱼类对浅水水体底栖-浮游生境耦合作用的影响:微综述

浅水水体存在着强烈的底栖-浮游生境耦合作用,耦合的结果决定着水生态系统关键特征.在缺少大型水生植物的浅水系统中,底栖藻类和浮游藻类对光照和营养盐的竞争是底栖-浮游生境耦合最为重要的生态过程之一,但该过程受到杂食性鱼类的影响.本文以浅水水体的底栖-浮游生境耦合作用为切入点,综述了杂食性鱼类对浅水水体底栖-浮游生境耦合作用的影响过程及机理.一般而言,杂食性鱼类有利于提高水层营养盐浓度,促进浮游藻类生长,降低水体透明度,不利于底栖藻类竞争,从而加速水体富营养化.但不同种类的杂食性鱼类(如底栖杂食性鱼类、偏植物性饵料的杂食性鱼类、偏动物性饵料的杂食性鱼类以及小型杂食性鱼类)因食性差异,对底栖-浮游生境耦合的影响机理不同,产生的生态环境效应各异;即便同一种杂食性鱼类也可因发育阶段不同对底栖-浮游生境耦合产生不同的影响.在人类活动、全球变暖以及富营养化等多重因子胁迫下杂食性鱼类在鱼类群落结构中的比例上升,因此,杂食性鱼类对水生态环境产生的影响深远、复杂,值得持续关注.

胶州湾北部水层-底栖耦合生态系统的动力数值模拟分析

基于胶州湾 1 995年 5航次的生态动力学综合实验观测 ,建立了一个水层 -底栖生态系耦合的动力学箱式模型 ,其中水层亚模型包括浮游植物、浮游动物、无机氮、无机磷以及DOC、POC和溶解氧 7变量 ,底栖部分包括大型、小型底栖生物、细菌、碎屑及无机氮和磷 6变量。模型考虑了海面太阳辐照度变化、海水及底泥温度变化 ,以及营养盐与DOC陆源流入的影响 ,利用该模型成功地模拟了胶州湾北部各生态变量的季节变化特征。同吴增茂等 (1 999)水层模型模拟结果相比可以看出 。

持久性有机污染物在水生食物网中的传递行为

食物网是持久性有机污染物(POPs)在水生生态系统中传递的重要途径,了解其传递行为与机制是POPs生态暴露风险评价的科学基础。从4个方面展开了讨论和分析:(1)食物网主要特征(营养级和食物链长度)与POPs环境行为的关系;(2)POPs在底栖及底栖-浮游耦合食物网中的环境行为;(3)微食物网对POPs环境行为的作用;(4)食物网的变化对POPs环境行为的影响。主要结论如下:(1)已有研究对水生生物中POPs生物放大作用存在较大争议。一般营养级越高,POPs生物富集性越强,但由于各种生态和生理性质的影响,也存在例外情况。食物链长度与POPs生物富集性呈正相关。(2)POPs通过底栖食物网将沉积物中的POPs向上传递,底栖-浮游食物网的耦合提高了高营养级消费者的暴露风险,目前就POPs在底栖食物网中的生物放大性是否大于浮游食物网存在争议。(3)微生物具有较大的比表面积,是吸附POPs的重要载体。另,沉积物中的微生物通过分解有机质,将POPs释放到水柱中。微生物降解也是环境中POPs脱离环境的重要途径。(4)在内、外压力下,食物网结构和功能发生变化,使物质和能量的传递方向和效率发生改变,并与环境理化性质的变化互相耦合,影响POPs的环境行为。当前研究的重点多集中在POPs在浮游食物网,尤其是高营养级浮游食物网中的环境行为,对POPs在底栖及底栖-浮游耦合食物网和微食物网中环境行为的研究相对缺乏。有关POPs在食物网中环境行为的研究多集中在食物网的某个部分,时间尺度较短,缺乏对POPs环境行为动态变化的研究,未来需深入开展多尺度和多角度的POPs在食物网中环境行为的动态变化研究。新型POPs的生产和使用量不断增加,但有关其在食物网中环境行为的相关分析还较为匮乏,需加强研究。

基于AQUATOX模型的白洋淀湖区多溴联苯醚(PB-DEs)的生态效应阈值与生态风险评价研究

为了准确定量生态系统尺度下持久性有机污染物（POPs）的直接毒性效应和通过食物网传递的间接生态效应,建立POPs浓度与生态效应的量化关系,本研究以强人为干扰湖泊白洋淀为研究区,建立了湖泊底栖-浮游耦合食物网,运用AQUATOX模型评价典型POPs——多溴联苯醚（PBDEs）的水生态系统风险,判定关键浓度阈值.模型校正结果表明,该模型能够充分模拟白洋淀中18个优势种群生物量的季节变化过程;敏感性分析结果表明该模型对温度和呼吸速率参数敏感;风险评价的结果表明AQUATOX模型能够有效的评估PBDEs的直接毒性效应和间接生态效应,AQUATOX模型得到的最大无影响效应浓度（NOEC）要比实验室中的NOEC低1～2个数量级.因此,在自然生态系统中PBDEs的生态风险难以根据单一种群的毒性数据进行外推,而AQUATOX模型成为自然生态系统中PBDEs风险评价的可靠方法,能够判定在“可接受风险”水平时污染物的浓度阈值.AQUATOX模型为污染物环境基准的制定提供了较为可行的方法,进而为化学污染物的早期预警和风险管理提供决策依据.

黄海冷水团新生产力及微食物环作用分析

为了进一步揭示黄海冷水团水域浮游生态系统能流、物流循环的基本动力学特征,利用水层-底栖耦合生态系统垂直3层模型,模拟分析了该水域生源要素的基本特征及年变化特点,并着重分析了初级生产力、新生产力及微食物环作用。通过对黄海冷水团水域初级生产力和新生产力的模拟分析,估算出黄海冷水团年平均初级生产力为228.47mg.m-2.d-1,并根据模型中营养盐的来源估算出f比约为33%。分析模拟结果还表明,在黄海冷水团存在的季节,冷水团水域水层营养盐匮乏,浮游植物生产受限制,仅在晚秋出现了不十分明显的“秋华”。然而,在此时段内,浮游动物的生物量基本和浮游植物为同一量级且量值比较接近,由此可推断微食物环在黄海冷水团能流、物流循环过程中担当了重要的角色。模拟结果表明,浮游动物生长所需的碳约有60%是通过微食物环供给的。与实测及文献结果相比较,模型的模拟结果是合理可信的。