EwE模型在水生态系统中的应用研究及长潭水库案例分析

EwE(Ecopath with Ecosim)模型是一种用于定量研究水生态系统食物网结构和能量流动特征的模型。总结了EwE模型中Ecopath、Ecosim、Ecospace和Ecotracer模块的原理,综述了该模型在不同类型水生态系统中的应用研究进展,发现Ecopath可用来评估海洋和淡水生态系统的成熟度并确定关键种和生态容量,明确浮游植物生产量(P)对生态系统总通量(TST)的重要贡献;Ecosim用于在时间尺度上揭示关键种捕捞、港口建设等人类活动对生态系统结构和功能的影响机制;Ecospace可用来阐明海上平台建设、发电厂运行、火山爆发等外部因素影响下渔业经济和生态系统结构的空间差异性;Ecostracer可用来追踪同位素、重金属和新型污染物等物质在食物网中的迁移过程。采用Ecopath分析了长潭水库的营养结构和能量流动,结果表明,长潭水库营养级介于1.000~3.093,食物网结构简单,TPP/TR为2.445,是一个相对成熟的生态系统,能量传递效率较低。未来应加强气候变化和人类活动对水生态系统结构演替的影响研究,推进新污染物在食物网中富集特征研究,为水域生态系统健康状态评估和渔业经济发展政策的调整提供支撑。

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。

EwE模型在评价渔业水域生态系统中的应用

渔业影响了水域生态环境,如过度捕捞、鱼类生存环境变迁等都使得原有渔业水域生态系统越来越脆弱。科学开发有限的渔业资源需要正确的理论指导。构建生态系统模型可以更完整地认识水域生态系统的结构和功能。Ecopath with Ecosim(EwE)模型是以生态系统中的能量流动和物质平衡为理论基础,融合了生态学的相关基础理论知识,主要用于探讨生态学的基本问题、评估渔业对生态系统的影响、提出渔业管理政策、评估海洋保护区域的效果和位置确定、评估环境变化对渔业的影响。该模型为海洋渔业和淡水渔业提供了分析和管理工具。

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.

基于海洋生态系统管理的EwE建模技术要点

Ecopath with Ecosim (EwE)模型因具有功能完善、使用方便等特点,近年在海洋生态系统管理和研究中得到越来越广泛的应用。基于相关案例,分析并总结了EwE模型应用于海洋生态系统研究与管理的技术要点:Ecopath模型的系统边界在空间上一般应包含系统主要物种的所有生境,在时间上应能体现主要物种的完整生命周期;通常需要将几个具有相似功能的物种合并成一个功能组来简化生态系统;模型参数设置的合理与否需结合生态系统实际加以判断,模型平衡更是需要遵循基本的生态学和热力学规则;使用生态网络方法比较不同模型时需对模型参数进行标准化处理;Ecosim模型对初始参数的变化非常敏感,利用Monte Carlo拟合程序可以有效解决输入参数的不确定性问题;模型建成后建议参照相关标准对模型质量进行定期校验。

福田红树林自然保护区一体化动态监测模型

深圳福田红树林自然保护区,由于其容积小,生态健康更加脆弱,迫切需要更加完善的监测系统、健康评估和预警系统。构建的一体化模型包含EWE模型、健康评价模型和动态预警模型三部分。其中EWE模型能快速反映生态系统特征,营养状况和关系;健康评价模型采用压力-状态-响应(PSR)模型,运用AHP层次分析法确定各层指标的权重系数,建立了湿地生态系统健康评价体系;预警模型采用多元线性回归分析法和灰色预测法对未来三年湿地生态系统的健康情况进行预测。根据数据计算出湿地生态系统评价值为0.519,属于亚健康状态。通过四种因素未来三年的预测值,可大致看出是什么因素导致生态系统的健康情况恶化,进而有针对性地对此项因素进行治理。

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。