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%。

中国海洋生物多样性保护研究进展与几个热点问题

根据近年最新研究成果,对中国海洋生物多样性保护和研究进展进行了综述。文章重点阐述了海洋生物遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性状况、保护现状及其研究进展,分析了目前海洋生物多样性保护所面临的主要威胁;探讨了近期中国海洋生物多样性保护研究的几个热点问题。

单桩张网菱形、方形网目网囊选择性研究

近年来,一种利用帆布作为扩张装置的新型单桩张网渔具在吕四渔场得到了快速发展。为了改善这种张网对主要渔获对象的尺寸选择性,进而评价其渔获性能以及对渔业资源的影响,使用套网试验法开展了不同网目尺寸(25 mm、35 mm和45 mm)的菱形和方形网目网囊尺寸选择性试验。通过对黄鲫(Setipinnataay)和小黄鱼(Pseudosciaena polyactis)渔获体长数据的选择性分析,结果显示,无论是菱形还是方形网目网囊,其50%选择体长L50和选择范围SR都随着网目尺寸的增大而增大(L50呈线性增长)。对比菱形和方形网目的选择性发现,对于黄鲫,50%选择体长L50差异不大,但菱形网目的选择范围SR大于方形网目;对于小黄鱼,方形网目具有更好的选择特性,即具有较大的L50(8%)和较小的SR(52%),但差异均不显著。菱形和方形网目对于不同体型鱼类的选择性差异以及渔民对方形网目网囊的抵触情绪等都使得在张网渔业中推广方形网目网囊值得商榷。

大亚湾冬春季微型浮游动物摄食研究

2004年12月和2005年3月份分别在大亚湾5个典型站位采样,用现场稀释法研究了冬春季大亚湾微型浮游动物对浮游植物的摄食率(g)和浮游植物的生长率(μ)。结果显示:12和3月份大亚湾浮游植物的生长率分别为0．18-1．19 d-1,0．16-1．14 d-1,微型浮游动物的摄食率分别为1．00-2．08 d-1,0．33-1,74 d-1,微型浮游动物对浮游植物现存量的摄食压力范围为76％-287％,47％-258％,对潜在初级生产力的摄食压力范围分别为101％-445％,70％-330％。说明大亚湾作为典型的亚热带海湾,具有高的μ、g值,微型浮游动物对浮游植物的摄食压力也处于较高水平。

混合重金属对翡翠贻贝的积累与排放规律研究

通过对翡翠贻贝(Mytilus edulis)进行混合重金属积累与排放的慢性实验,研究了重金属铅(Pb)、锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)、镉(Cd)、铬(Cr)、汞(Hg)和砷(As)的混合溶液在翡翠贻贝体内的积累规律和排放规律。结果表明,翡翠贻贝对Pb、Zn、Cu、Ni、Cd、Cr、Hg和As的富集和排放规律性较强,在累积实验中,翡翠贻贝体内各种重金属含量随着时间的推移明显呈上升趋势,翡翠贻贝对重金属Pb,Cu,Ni,Cd,Zn、As、Cr和Hg有较强的累积能力,可很好地指示海水中这些重金属的污染;在排放实验中,翡翠贻贝体内各重金属含量随时间的推移呈下降趋势,但排放曲线都较平缓,表明翡翠贻贝在实验过程中,释放体内重金属较缓慢。

大亚湾初级生产力人工神经网络预测模型研究

针对海湾初级生产力估算与预测难题,结合大亚湾近20 a的调查资料,基于MATLAB语言编程,将NH4-N、NO3-N、NO2-N、PO4-P、SiO3-Si、N/P作为输入,叶绿素a作为输出,建立大亚湾初级生产力的人工神经网络预测模型,并进行检验,其模拟值的平均相对误差0.932%;同时应用多元回归方法进行拟合预测,其拟合结果的平均相对误差为38.970%。研究结果表明,人工神经网络方法优于传统的统计学模型,具有较好的预测能力和实用性,可进行海湾初级生产力动态的预测估算,并具有较高的精度。

大鹏澳网箱养殖区沉积物耗氧的初步研究

2005年5月对大鹏澳海水网箱养殖海域的沉积物进行密闭培养实验,并进行了水温、DO、BOD5、CODMn、pH等环境因子的现场测定。结果表明:研究海域的沉积物SOD20(在20±2℃下培养)达到3·73(网箱区平均值)、2·70(贝类养殖区)和1·24g·(m2·d)-1(对照区)。t检验表明,在95%的置信水平上网箱区SOD20明显高于对照区。回归分析表明沉积物需氧量随培养时间呈非线性变化,沉积物需氧量与底层海水DO的相关系数达到-0·900(P=0·05)。

珠江口重金属变化特征与生态评价

根据2002年5月和8月珠江口生态环境调查的数据,对水体和沉积物中重金属元素Cu、Pb、Zn、Cd的含量与变化特征进行分析讨论,并对研究海域的生态环境进行质量评价和生态危害性评价。结果表明,珠江口水体和表层沉积物中-6、48.9×10-6、153.3×Cu、Pb、Zn、Cd的平均含量分别是6.53μg/L、2.22μg/L、48.3μg/L、0.16μg/L和43.8×1010-6、0.82×10-6;沉积物对Cu、Pb、Zn、Cd的富集倍数平均在1.5～3.3。水体中Cu、Pb、Cd的含量在河口不同区段(上、下游)季节变化特征不同,这种变化与水体中Cu、Pb、Cd的存在形态、迁移转化过程有关;受水动力条件及冲淤特性的影响,表层沉积物中8月份Cu、Pb、Zn、Cd的含量高于5月份的含量。生态环境质量评价的结果表明,5月份珠江口水体处于中污染状况、沉积物属轻污染状况,8月份水体和沉积物分别为较清洁和中污染;对沉积物的生态危害评价显示,8月份沉积物重金属的潜在生态危害性高于5月份,Cd的潜在危害性高于Cu、Pb、Zn。

大鹏澳海水鱼类网箱养殖对沉积环境的影响

为了评估大亚湾大鹏澳海水鱼类网箱养殖对养殖区及其邻近海域(对照区)沉积环境的影响,于2001年6月—2004年10月按季度对该养殖海域进行了8个航次的调查。对所获沉积物样品的理化因子按《海洋监测规范》和《海洋调查规范海洋地质地球物理调查》规定的方法进行了分析。结果表明,养殖区和对照区沉积物类型均是黏土质粉砂,没有明显差异;养殖区沉积物含水率、有机碳和硫化物含量平均值分别为60.5%、2.82%和562mg·kg-1,均显著高于对照区的55.8%、2.42%和238mg·kg-(1P<0.05);养殖区底层海水溶解氧(DO)浓度平均值为5.25mg·L-1,显著低于对照区的6.48mg·L-(1P<0.01);养殖区沉积物有机碳、硫化物含量和底层海水DO浓度的超标率(我国适用于海水养殖水域的一类海洋沉积物质量标准和二类海水水质标准)分别为90.9%、100%和62.5%,而对照区的分别为76.2%、14.3%和20.0%;养殖区沉积物有机碳和硫化物含量有明显的季节变化,其特征为春季、夏季>秋季>冬季,而对照区的季节变化均较为稳定,差异不大;养殖区与对照区底层海水DO的季节变化特征基本相似,为冬季>春季>秋季>夏季。海水鱼类网箱养殖已对养殖区沉积环境造成了严重污染,其污染程度的季节变化与养殖生产的季节周期有密切关系。

杭州湾北岸大型围隔海域人工生态系统的能量流动和网络分析

根据2006年在杭州湾北岸大型围隔海域进行的生态调查数据,利用EwE软件构建围隔海域人工生态系统的能量流动模型。模型由13个功能组构成,分别是肉食性鱼类、底栖捕食鱼类、浮游动物性鱼类、草食性鱼类、蟹类、虾类、软体动物、底栖动物、肉食性浮游动物、植食性浮游动物、大型藻类、浮游植物和有机碎屑,每一组都代表在生态系统中具有相似地位的有机体,基本覆盖了该人工生态系统能量流动的主要过程。能量流动分析表明,围隔海域人工生态系统中能量流动主要以碎屑食物链途径为主,其中植食性浮游动物在能量从低级向高层次转换中起关键作用。人工生态系统的营养级范围为1.00～3.90级,系统的能量流动主要有6级,来自初级生产者的能流效率为9.4%,来自碎屑的转换效率为9.8%,平均能量转换效率为9.6%。经生态网络分析,直接来源于碎屑的比例占总流量的57%,而直接来源于初级生产者的比例为43%,生态系统特征参数:总初级生产计算量/总呼吸量(TPP/TR)、系统物质和能量循环率(FCI)和系统聚合度(A)值分别为2.672、0.25、0.315,表明围隔海域人工生态系统目前正处于发育时期。该研究为首次利用Ecopath模型分析大型围隔海域人工生态系统的结构和能量流动,旨在为富营养化近岸海域的生态修复提供理论依据。

大鹏澳海水鱼类网箱养殖对水环境的影响

根据2001～2002年对大亚湾大鹏澳海水鱼类网箱养殖海域水环境的监测资料,分析讨论了网箱养殖对水环境的影响.结果表明,该海域水环境质量较好,除夏季溶解氧(DO)和春季的硫化物浓度超第二类海水水质标准情况较严重外(超标率均为62.5%),其他水环境因子一般不超标.养殖区DO和叶绿素a(Chl a)浓度均显著低于对照区(t-test,P＜0.05),而NH4-N和PO4-P浓度则一般高于对照区,其他水环境因子的空间分布差异不大.海水CODMn、BOD5和硫化物主要与网箱养鱼生产季节性强的特点有关;而水温、盐度、透明度、悬浮物、DO和pH的季节变化主要受控于大亚湾亚热带季风气候,NO2-N、NO3-N、DIN、PO4-P和SiO4-Si等营养因子的季节变化主要受降雨和浮游植物的影响,Chl a的季节变化则主要受水温和N∶P比的影响,与网箱养鱼的关系并不明显.

大亚湾大型底栖动物种类组成及物种多样性

利用1984-1985年4个航次、1987年2个航次和2004年4个航次在南海北部大亚湾海域开展的大型底栖动物调查结果，对不同时段大型底栖动物的种类组成、群落相似性、丰富度、多样性指数和均匀度进行对比分析，结果显示，在大亚湾海域大型底栖动物种类组成和物种多样性方面，表现为：（1）种类数下降，丰富度大幅降低，群落趋向简单化：1987年大型底栖动物的站均出现种数为50．6种／站，最高可达100种／站。而2004年站均出现种数仅为7．6种／站，最高仅为14种／站。（2）种类更替明显，在过去的20年间，几乎完成了整个群落的演替；1984-1985年，大型底栖动物出现98种，软体动物31种，节肢动物30种，棘皮动物21种，环节动物12种。2004年，共出现大型底栖动物79种，软体动物32种，节肢动物17种，棘皮动物8种，环节动物18种。1984年和2004年大型底栖动物的种类相似性仅有25．5％，其中环节动物的改变最为显著，20年前后的种类相似性仅为8．1％。（3）物种多样性水平大幅下降。虽然大亚湾海域大型底栖动物多样性平面分布趋势未发生较大改变，种类的均匀度略有增加，但多样性指数由1988年的3．38降至2004年的2．08，丰富度由4．46降至1．17。以上结果表明，大亚湾生态环境的改变已经对底栖动物群落产生了显著的影响。[中国水产科学，2008，15（2）：252-259]

广东近江牡蛎(Crassostrea rivularis)有机氯农药残留与健康风险评估

为了探讨有机氯农药对牡蛎食用安全性的影响,对2003年春季在广东沿岸15个贝类养殖海域采集的近江牡蛎(Crassostrea rivularis)样品,用气相色谱仪-石英毛细管色谱柱(长30m,内径0.32mm,膜厚0.25μm)-微电子捕获检测器,测定持久性有机氯农药的残留量,然后进行健康风险评估。结果显示:α-BHC、β-BHC、γ-BHC、pp′-DDD、pp′-DDE、pp′-DDT、艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、硫丹、七氯和环氧七氯的残留量均低于澳大利亚、美国、日本的食品安全限量;接触风险指数ERI和致癌风险指数CRI分别为4×10-7～4×10-2、1.17×10-5～8.97×10-5;每天每千克人体可以食用的广东近江牡蛎软组织重量,按可接受的致癌风险(CRI≤10-4)推算为4～51g,15个采样点总体平均为9g;按可接受的接触风险(ERI≤1)推算为37～410g,总体平均为68g。

大亚湾大型底栖动物的群落结构

利用2004年3月、5月、9月和12月的大型底栖动物定量采样数据,对大亚湾大型底栖动物的群落结构进行研究。结果表明,大亚湾大型底栖动物大致可分为3个群落,分别分布于湾顶及湾中大部分海域、湾中部和湾口海域,湾中部海域群落的变化较为显著。大型底栖动物整体群落结构的季节变化总体较小,但雨季对大型底栖动物群落的影响较大,存在较明显的干湿季差异。大亚湾海域生态环境受到明显的扰动,处于扰动状态中的大型底栖动物群落稳定性较差;湾顶和湾中大部分海域内的群落Ⅰ,为大亚湾的主体群落,以软体动物为主,种类组成单一、季节变化小,以小鳞帘蛤Veremolpa micra和粗帝汶蛤Timocleascabra为特征种。该群落的稳定性最差,处于较强烈的扰动之中;稳定分布于湾口的群落Ⅲ稳定性最好,未受到扰动,以多毛类为主,种类组成较为复杂、变化较大;湾中部海域大型底栖动物群落结构变化较为复杂,主要变化区域为马鞭州附近海域。该群落系经强烈的人为扰动后,经次生演替而形成的新群落,其种类组成的季节变化非常显著,各季的种类几乎完全不同,群落的独立性和抗干扰能力均较弱;与1980's相比,大亚湾大部分区域内大型底栖动物基本保持了原有的群落,但群落稳定性大幅下降,群落的分布范围和种类组成发生较大程度的改变,主体群落组成呈明显的简单化趋势。在人类活动影响下,湾内同一区域内群落完全演替、湾中部海域出现新的群落。

大亚湾海域浮游动物生物量变化特征

通过对1982-2005年在大亚湾海域开展的27个航次的浮游动物调查资料,对该海域浮游动物生物量的变化情况进行了初步的分析研究。结果表明:春、秋两季是大亚湾生物量较低的季节,目前大亚湾浮游动物生产力水平达到历史最高水平。但大亚湾海域生态环境的改变已经对浮游动物产生了巨大的影响,主要表现在以下方面:浮游动物湿重生物量的季节变化由原来的双峰型变为单峰型,生物量高峰出现时间有明显的推移;季节变化的幅度日趋加剧;生物量密集中心有向湾外逐渐推移的趋势。

大亚湾大型底栖动物物种多样性现状

利用2004年3月、5月、9月和12月的大型底栖动物定量采样数据,对大亚湾大型底栖动物的物种多样性进行研究。结果表明,因人类活动影响的加剧,目前大型底栖动物多样性明显低于历史水平。2004年大亚湾海域内共出现79种(类)大型底栖动物,全海域均匀度(J)、丰富度(D)和Shannon-Wiener指数(H′)均值分别为1.17、0.74和2.06。各多样性指数的季节变化较小,不存在显著差异(P>0.05)。多样性水平以冬季<春季<夏季<秋季。大亚湾明显的干、湿季变化对大型底栖动物多样性有所影响,湿季多样性水平高于干季。湾口海域大型底栖动物多样性水平较高,因湾顶和湾中部海域内小鳞帘蛤Veremolpa micra和粗帝汶蛤Timocleascabra极强的优势地位,导致湾顶和湾中部海域多样性水平较低。水温升高而引发的小鳞帘蛤和粗帝汶蛤丰度的变化,造成了湾顶和湾中部海域大型底栖动物多样性水平的季节变化。

虾池浮游微藻的种类组成、数量和多样性变动

报道了在集约化养虾中应用有益微生物制剂对虾池浮游微藻的影响,分析了整个养虾周期浮游微藻的种类组成、生物量、优势种及多样性指数的周期变化情况.结果表明,早期虾池浮游微藻细胞数量维持在1×103～3×103 mL-1的水平,养殖中期开始呈指数增长状态,后期达到顶峰,并维持在70×103～160×103 mL-1的水平,生物量比自然海区高.优势种类明显,前期为中肋骨条藻和伏氏海毛藻等硅藻类,后期则为绿球藻和栅列藻等绿藻类,水色及藻相呈良好状态,而不施加芽孢杆菌制剂的对照池则在后期出现较大比例的有害的蓝藻.虾池藻类多样性指数、均匀度指数和种类丰度均呈现前期高后期低的趋势,而优势度指数则相反,呈现前期低后期高的趋势.浮游植物的多样性指数为0.60～3.80,平均为1.88,均匀度指数为0.14～0.83,平均为0.45;种类丰度为0.80～2.46,平均为1.38;优势度指数在0.17～0.85,平均为0.41.多样性指数和均匀度均比粤东海域低,但优势度则甚高.

BP人工神经网络模型在珠江口水质评价中的应用

根据海水水质标准GB30971997,应用VB编程语言在各类海水水质指标浓度区间内生成足够多的随机分布样本,以此作为海水水质评价BP人工神经网络模型的训练、检验和测试样本,利用训练后的海水水质评价BP人工神经网络模型对珠江口2002～2003年水质状况做出评价。结果表明,训练后的海水水质评价BP人工神经网络模型具有较好的泛化能力,能够准确评价未知海水样本的水质类别;2002～2003年珠江口的水环境总体状况较差,绝大部分区域属于II～IV类海水,在其分布上,珠江口西部海域水质状况好于东部海域,这是由于珠江口东部沿岸城市东莞和深圳较大的排污量和繁忙的海上运输所引起。

均匀设计在热和镉复合胁迫对黑鲷的影响评价中的应用

分别研究了不同温度梯度、不同浓度镉离子处理以及二者复合污染对黑鲷的影响实验,其中复合污染实验采用均匀设计,按U7*(74)均匀设计表进行实验。结果表明,热污染对黑鲷48h的半致死温度为26.14℃;镉污染对黑鲷48h-LC50为35mg/L;通过均匀设计1.00分析得出热污染对整个回归的贡献率为98.8%,而镉对回归的贡献率几乎为0。这说明在48h内热和镉复合污染中热污染对黑鲷的影响是起决定作用的,而二者复合胁迫作用较小。