基于Ecopath模型的巢湖生态系统结构与功能初步分析

为分析和掌握巢湖生态系统结构与功能的特征参数,结合2007—2010年巢湖渔业资源调查数据,应用Ecopath with Ecosim 6.1软件构建了巢湖生态系统的食物网模型。模型由16个功能组组成,包括初级生产者、主要鱼类、无脊椎动物和有机碎屑等。结果显示,巢湖生态系统食物网主要由4个整合营养级构成,系统规模总流量、总生产量和总消耗量都较大,分别为41 003.08、17 937.42和4 486.67 t/(km2·a);能量流动主要发生在Ⅱ、Ⅲ营养级间;参照Odum的生态系统成熟程度判定指标发现,巢湖生态系统高的生产量和呼吸比值(TPP/TR)和净初级生产量(NPP),以及较低的系统连接指数(CI)、系统杂食指数(SOI)、Finn's循环指数(FCI)和Finn's平均路径长度(FMPL)都表明:巢湖生态系统结构与功能的特征参数远没有达到成熟生态系统的标准,且劣于富营养化的太湖生态系统。从生态系统结构分析发现,导致巢湖生态系统退化的关键原因是浮游植物生物量、生产量过高,被生态系统利用的效率极低,从而导致生物多样性下降、食物网趋于简单、能量流动不畅。     

鱼类生物能量学研究进展

近年,鱼类生物能量学方面的研究空前活跃。一方面通过研究摄食水平、温度、盐度、体重等因素对鱼类生长的影响,建立能量收支方程和能量分配模型,为改革水产养殖生产工艺和调整管理技术提供有用的技术参数;另一方面,可以评估鱼类种群在整个生态系统中的作用。研究鱼类能量收支,建立能量分配模型,预测水域生产力,是水生生物研究中的热门课题之一。本文就鱼类生物能量学研究进展作扼要的概述。     

海洋生态学讲座之二 能量流、物质流与海洋生产力

<正> 一、海洋生态系统中的能量流通任何生命有机体的生命活动都需要一定的能量,这些能量主要用在四个方面:1维持生物体基本代谢,包括一生中生物组织的连续更新,2提供动物运动所需的能量,3提供生物生长及新原生质形成所需能量,4提供生物繁殖所需的能量。不论陆地和海洋,生物所需能量来源于太阳并通过食物网进行传递。能量流通是能量流经某一营养层次时被同化了的能量,它包括生物因子生长、繁殖和运动所需全部能量。     

基于Ecopath模型的五里湖生态系统营养结构和能量流动研究

根据2006年和2009年对五里湖渔业资源和生态环境调查数据,利用Ecopath with Ecosim软件,构建这两个时期五里湖生态系统能量通道模型,比较分析了实施净水渔业前后生态系统的结构和能量流动特征。模型包括大型、其他食鱼性鱼类、湖鲚、鲤、鲫、野杂鱼、鲢、草食性鱼类、大型虾蟹类、软体动物、其他底栖动物、浮游动物、沉水植物、其他维管植物、浮游植物、碎屑等17个功能组,基本覆盖了能量流动的途径。营养网络分析表明,增殖放养滤食性鱼类和贝类,扩大了五里湖生态系统的规模,增加了生态系统的发育程度和生态系统营养级ⅠⅡ的能量转换效率,滤食性生物与生态系统其他功能组生态位的重叠程度也有所增加。该系统各功能组间的联系加强且系统趋向稳定,但生态系统的物质流转速度和物质再循环的比例有所降低。     

水域生态系统稳定性的几点讨论

前言:生态系统稳定性是人们研究生物多样性与生态系统功能关系的主要指标,目前稳定性是生态系统功能的主要研究方向。面对受人类不断干扰的生态系统的日益恶化,如何保持生态系统的稳定性、改善人们的生存环境一直是困扰人们的重要课题。水域生态系统作为一类特殊的生态系统,更有其独特的性质与发展趋势,研究其稳定性及其变化规律,对于渔业生产及人类的生存均具有重大意义。1生态系统的特点生态系统由生物系统和环境系统组成。生态系统是开放系统,与外界有物质、能量的交换及信息传递,从而维持系统的有序状态。它是非平衡系统,是非线性的,不…     

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%。     

嵊泗人工鱼礁海区生态系统能量流动模型初探

主要根据从2005年1月开始投放人工鱼礁至11月在嵊泗人工鱼礁海区进行的环境、资源和生态调查资料,应用Ecopath withEcosim(EwE)软件,构建嵊泗人工鱼礁海区生态系统初步能量流动模型。模型由13个功能组构成,每一组都代表在生态系统中具有相似地位的有机体,基本覆盖了嵊泗人工鱼礁海区生态系统能量流动的主要过程。模型分析表明,嵊泗人工鱼礁海区生态系统的能量流动主要以捕食食物链途径为主,各功能组的营养级范围为1.00~4.18。生态网络分析表明,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13.8%,来自碎屑的转换效率为13.4%,平均能量转换效率为13.6%。     

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Ecopath with Ecosim(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%.     

Ecopath模型在水生态系统评价与管理中的应用

生态系统模型是研究食物网结构和功能的重要方法,Ecopath是一个功能强大的生态系统模型,可量化生态系统结构和功能特征,进行现状评价、过程模拟及趋势预测,最终提出适宜的生态系统管理措施。本文对Ecopath方法进行了简要介绍,归纳了其在国内外水生态系统研究和管理中的应用实例,初探了其应用过程中存在的几点问题：在模型建立过程中,研究区域的生物种群动态及食性组成等基础研究的不足,会导致模型P/B、Q/B参数输入的准确性不高;对Ecopath模型的敏感度分析、输入参数的不确定度分析及模拟效果的评估,在该模型发展及应用过程中可能更受到关注。     

欧洲区域性海洋生态系模式（ERSEM）研究初步结果

ＥＲＳＥＭ（欧洲区域性海洋生态系模式）是多个欧洲国家全作开发的综合生态模式，动态地模拟北海中的机碳，氧及多种微营养元素的季节循环，作为评估人类活动对海洋生态系影响的工具。ＥＲＳＥＭ模式包括４个相互联系的模块，水和磷酸盐运移模块，中上层系统模块，底层系统愉和营养盐循环模块。其中中上层系统被分为微生物循环、浮游动物和鱼类３个子模块，上述模块描述了北海分层水体，沿岸水体和底层水体中生物和化学的变化过程。     

渤海中国对虾生态容量变化研究

基于1982年和2014~2015年渤海渔业资源与环境调查数据,采用Ecopath模型,分析了渤海生态系统的营养关系、结构及功能参数,评估了中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)在渤海的生态容量变化。结果显示,渤海生态系统中底栖甲壳类、软体动物等功能群处于重要的营养位置,但中国对虾不是渤海生态系统的关键种,其生物量的增加对口虾蛄(Oratosquilla oratoria)、三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)、多毛类、底栖甲壳类有负影响,花鲈(Lateolabrax japonicus)、虾虎鱼类等生物量的增加将对中国对虾产生负影响。渤海生态系统2个时期均处于发育的不稳定期,仍有较高的剩余生产量有待利用,2014~2015年渤海生态系统成熟度和稳定性较1982年有所降低,系统出现一定程度的退化。中国对虾1982年和2014~2015年在渤海的生态容量为0.810和0.702 t/km~2;与当年依据调查数据评估的生物量相比较,中国对虾有较大的增殖潜力,当生物量增长至71.68倍和585倍时,仍不会超过生态容量。     

基于Ecopath模型的筑坝河流浮游生物变化分析

了解浮游生物对河流筑坝的响应，为高原河流的生态保护与可持续利用提供科学依据。基于野外调查、历史调研和室内实验，分别构建2007年（筑坝前）和2018年（筑坝后）火烧沟河流水生生态系统的Ecopath模型，通过对比分析筑坝前后的生态系统结构和功能及其系统特征，探讨筑坝对浮游生物的影响，并应用冗余分析（RDA）分析浮游生物与环境因子的相关性，识别出关键环境因子。结果表明，筑坝对浮游生物有显著影响，具体表现为：（１）浮游生物物种由2007年（筑坝前）的50种增加至2018年（筑坝后）的87种，密度和生物量均增加7.9倍，Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数均显著增加，但Margalef丰富度指数降低；（２）Ecopath模型结果显示，筑坝后生态系统趋向稳定，其周转率的上升、食物链的转变及混合营养效应的变化是浮游生物变化的重要原因；（３）冗余分析表明，筑坝后总磷（TP）、总氮（TN）、水温（WT）是影响浮游生物群落分布的主要环境因子。     

The role of flatfishes in the organization and structure of the eastern Bering Sea ecosystem

We evaluated the role of flatfishes in the organization and structure of the eastern Bering Sea ecosystem using the Ecopath/Ecosim approach. As basic input data for the Ecopath/Ecosim model, we used estimates of biomass from bottom trawl surveys and age-structured population models, production/biomass (P/B) ratio, consumption/biomass (Q/B) ratio, diet composition (DC), and fisheries harvests for each component of species or species groups. We estimated the trophic level of each component, niche overlaps among flatfishes, and the impacts of competition and predation on flatfish species in the eastern Bering Sea ecosystem. Based on those estimates, we developed the tropho-dynamic structure of the ecosystem, and the model was used to simulate ecological effects of fishery exploitation patterns. No single flatfish species appeared to have a profound and uniquely important role in the organization and structure of the ecosystem. Instead, the most important component among the guild of flatfish species appeared to be yellowfin sole Pleuronectes asper, which had greater biomass than other flatfish and a relatively diverse diet among the small flatfish species. Pacific halibut Hippoglossus stenolepis, Greenland turbot Reinhardtius hippoglossoides, and arrowtooth flounder Atheresthes stomias were important keystone predators in the eastern Bering Sea ecosystem together with some groups of marine mammals and sea birds. Intra flatfish complex cannibalism was not observed, however, substantial diet overlaps were common in the flatfish guild system.     

Ecosystem structure and trophic dynamics of an exploited ecosystem of Bay of Bengal,Sundarban Estuary,India

A trophic structure model for commercial fisheries of Sundarban Estuary in the northern Bay of Bengal (BoB) is developed using the mass balance modeling software Ecopath (Version 6.4.10992.0). In this model, we simulated 15 functional groups spread across an area of 17,049 km². The mean trophic level of the present study area is 2.716. The ecotrophic efficiency of the present studied ecosystem is in the range of 0.424 of medium demersals and 0.961 of medium pelagics. Penaeid prawn, small pelagics, and medium pelagics are the most exploited groups of this ecosystem. The coastal northern BoB food web is mainly detritivorous and planktivorous; phytoplankton and detritus positively affected almost all the functional groups, and top predators are essentially absent in the system. The zooplankton and benthos have negative impacts on themselves because of cannibalistic behavior. The average catch per net primary production, i.e. the gross efficiency of the system is around 0.001. The system is low trophic and efficient. Proper ecosystem-based management practice can improve the efficiency of this overexploited ecosystem.     

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)。     

莱州湾芙蓉岛人工鱼礁区生态系统能量流动及仿刺参生态容量评估

基于2019年莱州湾芙蓉岛人工鱼礁区渔业资源调查数据,利用Ecopath with Ecosim 6.6 (EwE 6.6)软件构建了芙蓉岛人工鱼礁区生态系统Ecopath模型,系统分析了芙蓉岛人工鱼礁区生态系统的能量流动规律和结构特征,估算了仿刺参(Apostichopus japonicus)的生态容量。Ecopath模型由16个功能组组成,基本涵盖了芙蓉岛人工鱼礁区生态系统能量流动的主要过程。结果发现,生态系统各功能组的营养级范围为1.000~3.978,其中,花鲈(Lateolabrax maculatus)处于最高营养级;生态系统总转换效率为10.6%,来自初级生产者的转换效率为10.8%,来自碎屑的转换效率为10.1%;生态系统总流量为2 596.108 t/(km2·a),其中44%来自碎屑;系统总初级生产量/总呼吸量为1.454,连接指数为0.402,系统杂食指数为0.211,Finn´s循环指数和平均路径长度分别为8.860%和2.980。结果表明,芙蓉岛人工鱼礁区生态系统成熟度和稳定性较低,食物网结构较简单。根据模型计算得出,仿刺参的生态容量为131 t/km2,是现存量的6.55倍,具有较大的增殖潜力。     

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