基于Ecopath模型的海州湾三疣梭子蟹增殖生态容量研究

为科学开展生态型增殖放流,对海州湾海域三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)开展生态容量评估。根据2018-2019年海州湾渔业资源调查数据,构建了由20个功能群组成的海州湾生态系统Ecopath模型,并对模型进行了不确定性及参数敏感性分析检验,系统分析了生态系统的总体特征、功能群间的营养关系和关键功能群,并评估了三疣梭子蟹的增殖生态容量。结果表明,Ecopath模型可信度Pedigree指数为0.482。三疣梭子蟹目前不是海州湾生态系统的关键功能群,其他底层鱼类、软体动物(Molluscs)以及底栖甲壳类(Benthic crustaceans)是海州湾生态系统的关键功能群。三疣梭子蟹生物量的增加对棘头梅童鱼(Collichthys lucidus)以及其他中上层鱼类产生正影响,对底层鱼类以及小黄鱼(Larimichthys polyactis)产生负影响;虾虎鱼科(Gobiidae)、口虾蛄(Oratosquilla oratoria)生物量的增加对三疣梭子蟹有较大负影响,多毛类(Polychaetes)生物量的增加对三疣梭子蟹有较大正影响。三疣梭子蟹的增殖生态容量为3.0236 t/km2,其现存生物量仅0.0681 t/km2,具有较大的增殖潜力;当三疣梭子蟹生物量增长44.4倍时,仍不会超过其生态容量。研究结果可为海州湾渔业资源增殖养护提供指导性建议。     

渤海夏季甲壳类群落结构的年际变化

基于2009~2010年及2012~2015年夏季(8月)进行的底拖网调查资料,研究了渤海甲壳类群落结构的年际变化。结果显示:(1)调查共捕获甲壳类33种,隶属于2目21科29属,其中虾类16种,蟹类16种,虾蛄1种;(2)甲壳类生态优势种类组成随年份变化,口虾蛄在每个年份均为绝对优势种;(3)2009~2013年,渤海甲壳类的物种数目、生物量和个体数密度均持续下降,2014~2015年逐步恢复;(4)聚类分析(CLUSTER)和多维标度分析(MDS)将6个调查年分为4个群组,单因子相似性分析(ANOSIM)表明群组间的群落结构呈显著性差异(P0.05),相似性百分比分析(SIMPER)表明口虾蛄、葛氏长臂虾和海蜇虾对群组区分的贡献率最高;(5)群落更替指数和迁移指数显示,渤海甲壳类群落的稳定性以2010年最好、2013年最差。总体来看,2011年蓬莱19-3平台溢油后的第3~4年,即2014~2015年渤海的甲壳类群落已逐渐恢复。     

象山港典型增殖种类的生态容量评估

为改善象山港生态系统的种群结构和生物多样性,开展科学的增殖放流工作,实现象山港渔业资源的有效养护和修复,根据2011~2014年在象山港开展的渔业资源和生态环境定点调查数据,利用Ecopath with Ecosim 6.4软件构建了包含浮游植物、大型海藻、浮游动物、游泳动物等25个功能组的象山港生态系统的Ecopath模型,大体上涵盖了象山港生态系统能量流动的整个过程。利用模型结果系统分析了象山港生态系统功能的总体特征;并结合食物网结构、能量流动的分析结果,估算了日本囊对虾(Marspenaeus japonicus)、黄姑鱼(Nibea albiflora)、黑棘鲷(Acanthopagrus schlegelii)等象山港典型增殖种类的生态容量。结果表明,象山港生态系统的营养关系较为简单,系统内的物质和能量循环不畅,大量的初级生产力和次级生产力未能进入更高的营养层次;食物网简化,生态系统的成熟度和稳定性偏低,易受外界因素的干扰;渔业资源的服务和产出功能严重退化。在不改变象山港生态系统结构和功能的前提下,本研究评估得出日本囊对虾的增殖生态容量为0.129 210 t·km-2;黄姑鱼的增殖生态容量为0.017 853 t·km-2;黑棘鲷的增殖生态容量为0.115 965t·km-2。相比于生态系统内现存的生物量,象山港日本囊对虾、黄姑鱼和黑棘鲷均具有较大的增殖空间。     

大亚湾生态系统对人类活动的响应及健康评价

根据1982—2007年共26年的海洋生态调查数据,研究了大亚湾海洋生态环境与生物资源的演变趋势,并利用基于GIS的海湾生态系统健康评价法,对大亚湾海洋生态系统健康状况进行了评价与诊断。结果表明,2007年海水总无机氮(TIN)比1985年增长了338.1%,而活性磷酸盐和硅酸盐分别比1985年降低了88.6%和71.2%,氮磷比则从1.38∶1升高至大于50∶1,营养盐限制因子已由氮限制转变为磷限制,处于中等营养水平。浮游植物在1982—1990年和1994—2007年2个时段之间,硅藻平均减少了10属47种,甲藻平均减少了2属14种,以翼根管藻(Rhizosolenia alata)等为代表的细胞个体较大的藻类,所占比重由1982年的91.0%下降到2007年的19.6%,群落组成趋向小型化。浮游动物生物量总体呈增长趋势,其中湿重生物量2007年比1982年增长87.3%,1998—2007年比1982—1994年常见种减少了15种,球型侧腕水母(Pleurobrachia globosa)、夜光虫(Noctiluca scientillans)等取代部分桡足类成为优势种。底栖动物生物量呈上升趋势,但群落组成变化明显,2000年后底栖甲壳类完全退出优势种的行列。大亚湾游泳生物的渔获率总体呈下降趋势,2007年大亚湾海域渔获率比1985年下降33.9%,鱼类小型化和低值化的趋势十分明显。2007年大亚湾生态系统健康评价所得的健康综合指数平均值为0.64,仍处于"较好"水平,但面临着向"临界"状态转化的危险。大亚湾生态系统正经历着快速的退化过程,本研究结果可为基于生态系统水平的大亚湾综合管理提供科学依据。     

基于Ecopath模型的大亚湾黑鲷生态容量评估

为评估大亚湾黑鲷(Sparusmacrocephalus)的生态容量,根据2015年渔业资源和生态环境调查数据,利用Ecopathwith Ecosim6.5(EwE)软件构建了由26个功能组组成的大亚湾Ecopath模型,分析了大亚湾生态系统的基本特征,并结合食物网结构和能量流动估算了黑鲷的增殖生态容量。结果显示,黑鲷营养级为3.44,营养转化效率为0.302;大亚湾生态系统各功能组的营养级在1～3.95之间,系统总转化效率为7.636%,总初级生产量/总呼吸量为2.142,系统连接指数为0.364,系统杂食性指数为0.210,表明系统各营养级转化效率较低,能量未被充分利用;系统总转化效率低于10%,营养级I、II流向碎屑量占总流向碎屑量的98.11%,说明能量传递发生阻塞,具有增殖空间。经估算黑鲷生态容量为0.034 t/km2,是现存生物量的1.4倍,此时其他浮游生物食性鱼类的转化效率等于1,系统处于平衡状态;达到生态容量前后大亚湾生态系统的总初级生产量/总呼吸量变化很小(变化值为0.001),系统杂食性指数和系统连接指数均没有变化,因此认为放流黑鲷至生态容量对大亚湾生态系统的稳定性和营养结构未产生影响。     

中国对虾“黄海4号”

正一、品种概况(一)培育背景中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)又称东方对虾,俗称对虾、明虾,属节肢动物门(Arthropoda)、甲壳纲(Crustacea)、十足目(Decapoda)、对虾科(Penaeidae)、明对虾属(Fenneropenaeus)。中国对虾是我国近海地方性特有种,主要分布于黄渤海(包括朝鲜西岸),东海北部的嵊泗列岛和舟山群岛(少)一带。中国对虾属广温、广盐、一年生暖水性大型洄游虾类,在黄、渤海区有明显的洄游习性,分为越冬洄游和生殖洄游。中国对虾的产卵期在4月～6月,怀卵量30万粒～100万粒。幼虾以小型甲壳类如介形类、糠虾类和桡足类等为主要食物,成虾主要以底栖甲壳类、多毛类及鱼类等为食。     

莱州湾4种大型甲壳类的空间与营养生态位

根据2010—2019年夏季莱州湾底拖网调查数据,研究了4种大型甲壳类(中国明对虾、三疣梭子蟹、日本蟳和口虾蛄)的优势度、种间联结、空间生态位特征,并应用碳氮稳定同位素数据分析了4种大型甲壳类的营养级、营养生态位与摄食来源。结果显示,口虾蛄、日本蟳是目前莱州湾夏季甲壳类最主要的优势种,放流种类中国明对虾、三疣梭子蟹为群落的重要种;4种大型甲壳类的种间联结性不强,显著正联结主要出现于中国明对虾与其他三者之间;日本蟳空间生态位宽度最高(2.45),口虾蛄(2.13)次之,中国明对虾(1.92)和三疣梭子蟹(1.93)较低;生态位重叠较高主要发生于中国明对虾与其他3种之间;4种大型甲壳类营养级相近(3.02～3.28),中国明对虾生态位总面积最大,三疣梭子蟹与日本蟳、口虾蛄的生态位总面积相近,三疣梭子蟹和日本蟳的营养生态位重叠较高;摄食来源分析表明,中国明对虾摄食双壳类比例更高,其他3种摄食来源同质化程度较高。目前莱州湾三疣梭子蟹和中国明对虾的优势度低于口虾蛄和日本蟳,表明增殖放流虽然扩大了三疣梭子蟹和中国明对虾的种群规模,但尚未较大程度改变甲壳类群落结构。综合4种甲壳类的群落地位、种间联结性、空间生态位宽度与重叠、营养级与营养生态位以及摄食来源的研究结果,中国明对虾与其他三者竞争相对较小,而三疣梭子蟹与日本蟳、口虾蛄竞争较大。为最大程度发挥增殖效益,建议在确定放流地点和放流数量时,应着重考虑相近生态位物种对放流物种的竞争和限制。     

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。     

基于营养通道模型的海州湾中国明对虾生态容纳量

通过增殖放流,增加优质渔业资源、改善种群结构是渔业资源养护的重要手段,而增殖生态容量的研究是科学实施增殖放流的前提。为确定海州湾中国明对虾的生态容纳量,根据2013年连云港海州湾渔业生态修复水域的调查资料,应用Ecopath with Ecosim(EwE)软件中的Ecopath模块,构建了该区域的生态系统能量流动简易模型,计算了放流种类中国明对虾的增殖生态容纳量。结果表明:系统各功能组营养级范围在1~4.42。系统总流量9335.191 t·km~(–2)·a~(–1),系统总初级生产力3892.630 t·km~(–2)·a~(–1),系统初级生产力与总呼吸量的比值为1.331,连接指数为0.415,杂食指数为0.174,Finn循环指数为11.4%,平均能流路径为2.8系统尚处于由衰竭状态向恢复状态转变,还未恢复到成熟态。中国明对虾不是本海域的关键种,当前中国明对虾的生物量为0.04 t·km–2·a–1,中国明对虾的生态容纳量为0.846 t·km~(–2)·a~(–1)。     

基于Ecopath模型的胶州湾生态系统比较研究

文章根据2015–2016年胶州湾渔业资源与生态环境调查数据,并收集20世纪80年代胶州湾渔业资源数据,利用Ecopath with Ecosim 6.5(Ew E)软件构建了由21个功能组组成的胶州湾1980-1982年和2015-2016年两个时期的Ecopath模型,比较分析了不同时期胶州湾生态系统结构和功能变化以及系统发育特征。研究结果显示,与1980-1982年生态系统相比,胶州湾2015-2016年生态系统中大型底层鱼类生物量减少,菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)生物量提高,渔获物产出以菲律宾蛤仔为主,渔获平均营养级降低,系统能量转化效率从1980-1982年的15.83%提高到2015-2016年的16.35%,能量流动始终以牧食食物链为主。关键种分析表明,胶州湾生态系统两个时期的关键种均为菲律宾蛤仔。此外,与1980-1982年生态系统相比,2015-2016年胶州湾生态系统整体规模增大,净生产量提高5倍,系统总初级生产量与总呼吸量的比值由1980-1982年的1.267提高到2015-2016年的2.518,系统连接指数、杂食指数与Finn’s循环指数和平均路径长度均减小,说明在过去30多年胶州湾生态系统成熟度和稳定性不断降低,发育过程出现由成熟向幼态的逆行演替现象,目前处于不稳定的幼态阶段。     

黄渤海春季甲壳类群落结构的空间变化

为了解黄渤海甲壳类动物资源状况, 于2010年5月采用底拖网调查, 对黄渤海甲壳类动物的群落结构进行了研究。结果显示,黄渤海共捕获甲壳类32种, 其中虾类18种, 蟹类13种, 口足类1种; 不同海区优势种类组成差异较大, 脊腹褐虾在各海区均为优势种, 是黄渤海生态系统中最重要的甲壳类物种之一; 对黄渤海各海区甲壳类平均相对资源密度组成进行研究, 各海区甲壳类生物量均以蟹类密度最高, 黄渤海蟹类平均相对资源量为2.97 kg/h, 丰度均以虾类密度最高, 黄渤海虾类平均资源密度为1 825 ind/h; 对黄渤海甲壳类生物量的空间分布进行研究, 各海区生物量排序为黄海北部>黄海南部>黄海中部>渤海; 对黄渤海各海区甲壳类的生物多样性进行研究, 无论根据生物量还是丰度, 黄海南部的多样性指数最高, 黄海中部的多样性指数最低; 对各海区甲壳类群落结构相似性进行研究, 毗邻海区甲壳类群落结构的相似性指数相对较高。     

渤海鱼类群落功能群及其主要种类

根据2009年8月和10月对渤海渔业资源的底拖网调查,采用胃含物分析、聚类分析和功能群划分的方法研究了渤海鱼类群落的功能群组成及其主要种类。结果表明,渤海夏、秋季鱼类群落包括7个功能群,分别为浮游动物食性功能群、杂食性功能群、底栖动物食性功能群、虾食性功能群、虾/鱼食性功能群、鱼食性功能群和广食性功能群;其中主要功能群为浮游动物食性功能群、杂食性功能群和虾/鱼食性功能群;主要种类有小黄鱼、蓝点马鲛、斑、赤鼻棱鳀、银鲳和黄鲫。圆筛藻、中华哲水蚤、太平洋磷虾、长额刺糠虾、中国毛虾、甲壳类幼体、日本鼓虾、六丝矛尾虎鱼、小黄鱼、双壳类和腹足类是当前渤海夏、秋季鱼类群落的主要饵料种类。     

Evaluation of carrying capacity for shrimp pond culture with integrated bioremediation techniques

The integrated multi‐trophic aquaculture (IMTA) is a semi‐artificial habitat optimization ecosystem by co‐culture species from multiple trophic levels, in which farm waste produced by species of a higher trophic level is a nutrition source for species of a lower trophic level. However, in system construction it is essential to distinguish the roles of aquaculture organisms from different trophic levels and optimize the aquaculture capacity allocation. With this objective, a carrying capacity evaluation model for shrimp culture with integrated bioremediation techniques was developed, and the efficiency to repair the aquaculture pond environment was evaluated. Scenario simulations were conducted to assess the shrimp culture capacity for optimal economic and ecological benefits. The sensitivity analysis of the model indicated that changes in bivalve biomass had no significant impacts on the concentration of total nitrogen (TN) in the system, and macroalgae were more sensitive to the changes in TN than biofilters did. In conclusion, 1,500,000 Litopenaeus vannamei co‐cultured with 15,000 kg Crassostrea gigas and 1,125 kg Gracilaria lemaneiformis per hectare would bring maximum integrated benefit, and the use of integrated bioremediation techniques can make shrimp pond culture a virtuous cycle incorporating both production and restoration.     

渤海鱼类群落结构及其主要增殖放流鱼类的资源量变化

基于2010年5月和8月渤海渔业调查数据,结合1959年以来渤海鱼类相关文献资料,对渤海鱼类群落结构的演替、主要增殖放流鱼类的资源动态作了初步分析.结果表明,渤海鱼类群落优势种由个体大、营养层次高的带鱼Trichiurus haumela、半滑舌鳎Cynoglossus semilaevis等优质底层鱼类逐渐被黄鲫Setipinna taty、鳀Engra ulis ja ponicus等个体小、营养层次低的小型中上层鱼类所替代,并且除黄鲫外,其他小型鱼类优势种也在不断更替中.另外,生物健康度指数(BHI)分析显示,渤海鱼类群落处于相对不稳定状态.鱼类资源量急剧降低,尤其在5月,CPUE由1959年的186 kg/h下降至目前不足1 kg/h,鱼类资源密集区主要分布在莱州湾、渤海湾和渤海中部,而辽东湾分布相对较少,并且鱼类资源与海蜇呈交错分布.近年来,渤海增殖放流的鱼类仅有花鲈Lateolabrax japonicus和许氏平鲉Sebastes schlegeli的资源量有小幅度回升,其他种类从20世纪80年代开始资源量一直处于下降趋势.从渤海鱼类群落结构的演替和增殖放流鱼类的资源量变化来看,渤海鱼类群落依旧是小型经济价值较低的种类控制其能流结构.除花鲈外,其他增殖放流鱼类的资源量均不足历史最高资源量的1％,其资源量的恢复尚有很大的空间,增殖潜力很大.     

基于GFM和GAMM模型分析对虾白斑综合征(WSSV)对黄海和东海北部水域虾类生物量的影响

虾类是海洋生态系统功能群的重要组成部分，其生物量变化受到多重因素的影响。本研究在开展黄海和东海北部水域虾类白斑综合征病毒(white spot syndrome virus, WSSV)流行病学调查的基础上，利用梯度随机森林模型(gradient random forest model, GFM)和广义加性混合模型(generalized additive mixed models, GAMM)，分析了2016—2018年间黄海和东海北部水域WSSV流行对虾类生物量的影响。分子检测结果显示，调查所获取的26种虾类中，11种被检测为WSSV阳性；2016、2017和2018年WSSV阳性采样站点的比率分别为48.40%、38.75%和21.74%，虾类样品中WSSV阳性检出比率分别为16.86%、9.60%和4.80%。GFM模型分析显示，解释变量“阳性样品数的对数(ln_posi)”对响应变量“虾类生物量的对数(ln_Abu)”的重要性最高。GAMM分析中，根据赤池信息准则(Akaike information criterion, AIC)最小原则筛选出的最优模型为：ln_Abu~WSSV阳性率(P_rate)+ln_posi+经度(Long)，该模型中ln_posi和P_rate是影响虾类生物量的极显著相关因子，ln_Abu随着P_rate的升高而降低。研究表明，WSSV在黄海和东海北部水域虾类中流行，推测对该海域的虾类生物量存在影响。     

胶州湾菲律宾蛤仔生态容量评估及其碳汇功能

胶州湾是我国重要的菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)养殖基地,为探究湾内菲律宾蛤仔的生态容量及其碳汇功能,本研究采用Ecopath模型法评估了胶州湾菲律宾蛤仔的生态容量,并利用Ecosim模块动态分析了菲律宾蛤仔生物量扩大对胶州湾生态系统结构与功能特征的潜在影响,同时估算了胶州湾菲律宾蛤仔个体及种群水平的碳收支情况。结果显示,胶州湾菲律宾蛤仔的生态容量为239.9 t/km2,虽然整体水平尚未达到生态容量,但局部养殖区域已远超出了菲律宾蛤仔的生态容量;当胶州湾菲律宾蛤仔生物量从当前增加至生态容量时,生态系统总流量、容量、优势度和循环指数分别提高了16.0%、3.9%、47.1%和103.0%,而熵值降低了10.4%,表明此时生态系统具有更高的成熟度与稳定性,但菲律宾蛤仔生物量扩大至生态容量10倍时会对生态系统产生不利影响甚至崩溃;菲律宾蛤仔个体在1个养殖周期内约摄取3 310.1 mg C,其中约46.2%的碳沉降至海底,约13.2%的碳通过收获移出,如按菲律宾蛤仔生物量达到生态容量时计算,胶州湾每年将有1.5万t碳以生物沉积形式沉降至海底,有0.6万t碳以收获形式移出。研究结果为指导菲律宾蛤仔增养殖产业的健康可持续发展、阐明菲律宾蛤仔的碳汇功能提供了理论依据与数据支撑