南海北部大陆架海洋生态系统Ecosim模型的动态模拟

为了确定最佳的渔业政策,采用EwE 5.1软件,对南海北部大陆架海洋生态系统构建了1987-1998年Ecosim(时间动态)模型。Ecosim模型包含了32个功能组,初始参数来源于20世纪80年代末期静态平衡的Ecopath模型。通过营养关系,分析了渔业捕捞对主要经济鱼类的动态影响。结果显示1998年系统总输出、总生物量都有不同程度的增加,而总捕捞量则有所降低;强化的捕捞压力导致了低值小型鱼类被捕食压力的间接缓解,大中型高价值鱼类的生物量发生明显下降;说明了生态系统呈现出逆向发育的主要原因在于过度捕捞所产生的从上而下(top-down)的控制作用。

东北山地山口湖生态系统的营养结构和演变趋势

为探究东北山地湖泊山口湖生态系统的食物网结构并预测更合理的生态管理方式,结合多元逐步回归分析探索了理化因子对山口湖初级生产力的影响,使用Ecopath模型对2014年山口湖生态系统数据进行建模,并利用Ecosim模型分析不同情景下浮游生物和主要鱼类自2014年开始未来20年的变化趋势,结合相关性分析探究山口湖未来的管理方式。结果表明:山口湖是磷限制型湖泊,水温和总磷对初级生产力的增加有促进作用。山口湖生态系统生物之间捕食关系复杂,能量流动集中在第Ⅱ营养级以上,关键种为“其他鱼类”功能组,山口湖Ecopath模型的Pedigree指数为0.537,可信度较高。浮游植物的生产率(PD/B)增加显著促进了鲫、鲤和鲢相对生物量的增加,PD/B每年下降超过5%时对上述3种鱼类相对生物量的影响不显著,鲢搜索率的增加会提高鲢对桡足类、枝角类和轮虫等浮游动物的捕食效率,通过营养级间联合作用导致浮游植物的相对生物量略微上升。结合情景分析和相关性分析发现,增加浮游植物的生物量会提高渔业产量,山口湖生态系统中鲢控藻效果不佳,要加强对外源营养盐的限制。

富营养化对白洋淀底栖-浮游耦合食物网结构和功能的影响

国际湖沼学的长期研究发现,一个完整的湖泊生态系统应包括底栖食物网和浮游食物网,而营养条件变化会显著改变浅水湖泊中底栖-浮游食物网的结构和功能。为了明晰富营养化对浅水湖泊底栖-浮游耦合食物网结构和功能的影响,以浅水草型湖泊——白洋淀为研究区,运用野外监测和ECOSIM与ECOPATH(Ew E)模型相结合方法,构建白洋淀底栖-浮游耦合食物网的概念模型,模拟1982—2011年间富营养化对白洋淀底栖路径和浮游路径的结构和功能影响:(1)野外监测的结果表明,从1999年至今白洋淀一直处于富营养化状态;(2)Ew E模型模拟结果表明1982—2006年,总生物量呈下降趋势,下降比例达66.38%;能流路径从以底栖路径为主转变为以浮游路径为主;(3)运用Pearson相关分析,结果表明:浮游植物与TN(r=0.67,P<0.01)和TP(r=0.37,P<0.05)呈显著正相关,而底栖藻类和大型沉水植物与TN(r=0.77,P<0.01;r=0.67,P<0.01)和TP(r=0.54,P<0.01;r=0.36,P<0.05)呈显著负相关。富营养化是白洋淀底栖初级和次级生产力向浮游初级和次级生产力转变的主要驱动力。采用科学的方法准确评估富营养化对湖泊底栖-浮游耦合食物网结构和功能的影响,可为湖泊生态系统管理提供技术和方法支持。

草鱼-鲢-鲤混养生态系统的EwE模型分析

采用EwE模型软件,构建了一个具有14个生物功能组的草鱼、鲢和鲤混养生态系统EwE模型,对草鱼、鲢和鲤混养生态系统的结构和功能进行综合量化分析。研究表明,草鱼、鲢和鲤混养生态系统主要由3个营养级构成。从营养物质流量看,营养级Ⅰ流量最大,占系统总流量(TST)的56.90%;营养级Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的流量随营养级的增加而递减,分别占总流量的34.45%、8.20%、0.44%和0.003%。食物网和营养级之间营养流动分析表明,系统营养流通的主要途径为从浮游植物开始的牧食链、从碎屑开始的腐食链和从饲料开始的饲料链。从生态营养学效率(EE值)看,除螺类的EE值为零外,大部分功能组的EE值都较高,表明系统中大部分功能组都得到了较好的利用。碎屑在草鱼、鲢和鲤混养生态系统中具有十分重要的作用,其主要来源是细菌、原生动物和浮游植物,且碎屑的EE值较高(水中为0.903,底泥为0.551),表明大部分碎屑重新进入食物链循环,碎屑得到了再利用。研究结果表明,草鱼、鲢和鲤混养的模式可以进一步优化,建议增加放养鱼类的密度,同时引进一些其他鱼类(如青鱼和鳙鱼),以提高系统的综合效益。

捕捞对北部湾海洋生态系统的影响

利用Ecopath with Ecosim(EwE)5.1软件构建了北部湾海洋生态系统1959-1960年的Ecosim模型,包含渔业、海洋哺乳动物、海鸟、中上层鱼类、底层鱼类、底栖无脊椎动物等20个功能组,通过与1997-1999年调查数据对比,分析了捕捞活动对北部湾生态系统的结构和功能的影响.结果表明:近40年来在捕捞强度不断增加的压力下,生态系统的结构和功能发生显著变化,长寿命、高营养级的肉食性鱼类生物量下降明显,系统以短寿命、小型鱼类和无脊椎动物占优势.1999年的大中型鱼类的生物量仅为1960年的6%,而小型鱼类和无脊椎动物则明显上升,尤其是头足类生物量上升了2.7倍,渔获物的营养级则从1960年的3.2降低到1999年的2.98,体现了"捕捞降低海洋食物网"的特点,目前的开发模式是不可持续的.利用20世纪90年代数据预测了降低捕捞压力后生态系统的变化.本研究证实了可以使用Ecosim模型预测捕捞压力对生态系统的影响.

捕捞和环境变化对渤海生态系统的影响

以1982年的渤海Ecopath静态模型为起始状态,设置17个功能群,利用CPUE和渔业相对捕捞强度作为时间强制序列,构建渤海Ecosim模型,模拟1982—2008年渤海生态系统发育的动态变化及捕捞的影响;利用气候环境时间序列数据,分析环境变化对渤海生态系统渔业资源的影响。研究发现,1982—2008年间,只有口虾蛄的生物量保持上升趋势,主要经济鱼种小黄鱼、蓝点马鲛、鳀、花鲈、黄鲫等的生物量均呈下降趋势,虾蟹类、头足类的生物量相对稳定。渤海渔获物的平均营养级在1982—2008年间明显下降,总捕捞产量在1984年之后一直保持上升趋势,两者之间存在显著的负相关;FIB指数的变动与捕捞产量的变动保持一致。Q-90多样性指数在1982—1987年间处于波动状态,从1988—1994年间保持增长趋势,在1994年之后迅速下降,由2.5降至0.5附近,渔业生物多样性下降;渤海海表盐度、海表水温、黄河径流量对捕捞产量影响显著。Ecosim模型终止状态(2008年)与起始状态(1982年)的比较表明,系统成熟度降低,生态系统出现一定程度的退化,渔业捕捞是渔业生态系统出现退化的主要原因,降低了生态系统总体的生物量水平;除捕捞因素外,环境变化也是影响渤海生态系统渔业资源变动的主要因素。

大亚湾海域生态系统模型研究I:能量流动模型初探

主要根据1984～1986年和1986～1987年在大亚湾进行的环境、资源和生态调查资料,应用EcopathwithEcosim（EwE）软件,构建大亚湾海域生态系统初步能量流动模型。文中根据大亚湾游泳动物的食物组成特点,把该海域生态系划分15个功能组,分别是海洋哺乳动物、肉食性鱼类、底栖捕食鱼类、滤食性鱼类、草食性鱼类、蟹类、虾类、头足类、底栖动物、水母、浮游动物、珊瑚、沉水植物、浮游植物和有机碎屑,功能组的划分基本能覆盖大亚湾海域生态系统的能量流动过程。经EwE软件模拟,结果表明：大亚湾海域生态系统的营养级范围为1～3.88级;各营养级的能量转换效率分别为7.2%,11.2%,8.7%,2.9%,可用构建金字塔形状来描述营养流动的转换效率;大亚湾生态系统的总能量传递效率为8·9%,略低于林德曼转换效率（10%左右）,可能是由于在该海域大量的沉水植物（马尾藻）未能被充分利用而腐烂所造成;在能量流动过程中,直接来源于碎屑的比例占总流量的48%,而直接来源于初级生产者的比例为52%。

An Integrated Socio-Economic and Ecological Framework for Evaluating the Societal Costs and Benefits of Fishing Activities in the Pearl River Delta

This paper puts forward a model of Pearl River Delta (PRD) fishery in the South China Sea (SCS) that integrates the ecological, social and economic costs and benefits of fisheries activities in a multidisciplinary framework. In particular, an integrated ECOST model is composed of links between an ecological model constructed by Ecopath with Ecosim (EwE) software and a region Social Accounting Matrix (SAM). Then the costs and benefits of five fishing methods are compared from economic, ecological and social three dimensions base on the ECOST model. The potential effects of fishing effort reduction on fishing communication are explored by a series of dynamic simulations for a 10-year period. Key results from prediction (2005-2015) and policy simulations illustrate that fisheries of PRE are geared toward short-term economic profits at the expense of ecological gains and the whole group of societal benefits associated with fishing. However, the status quo can be improved to better levels by reducing fishing efforts.

竺山湾湖泊缓冲带湿地生态系统EWE模型构建与分析

湖泊缓冲带在湖泊流域空间布局中具有特殊地位,缓冲带内的湿地对于保障流域生态健康和湖泊水环境质量具有十分重要的意义.本研究以太湖竺山湾湖泊缓冲带内的竺山湖湿地生态系统为研究对象,将生物组分划分为16个功能组,构建了生态通道(EWE)模型,并分析了生态系统的特征、状态以及功能组之间的相互关系.结果表明:竺山湖湿地生态系统的有效营养级范围在1~3.72,营养流动主要发生在前4个营养级,开始于沉水植物和有机碎屑的食物链较多.湿地生态系统的总的能量转换效率为5.1%,并未达到"1/10定律",说明当前的能量转换效率较低.物质流量在生态系统中的平均传输效率为4.3%.系统的总生产量为2496.66 t·km^(-2)·a^(-1),总流量为10145.2 t·km^(-2)·a^(-1).生态系统的多种特征参数表明当前生态系统处于幼态化阶段.