基于DEB理论的皱纹盘鲍个体生长模型参数的测定

为获取皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)个体生长模型所需的6个关键参数，设计了饥饿耗能、温度对耗氧的影响等相关生理实验，计算得到各项参数值。单位体积维持耗能率的值 、形成单位体积结构物质所需的能量值 、单位体积最大储存能量 和储备能量值 4个参数，通过连续测定皱纹盘鲍饥饿过程中呼吸耗氧率和软组织干重不断下降直至保持稳定时的能量值计算；温度函数中Arrhenius温度 的数值根据皱纹盘鲍在不同温度梯度下的单位干重耗氧率测定、计算；形状系数δm值通过统计测量的壳长、软组织湿重等生物学参数拟合回归得到。结果显示，皱纹盘鲍在饥饿后，呼吸耗氧率和软组织干重分别降低了26.3%和70.0%，呼吸耗氧率由2.69 mg/(ind.?h)逐渐降低并稳定在0.8 mg/(ind.?h)，软组织干重由(5.21±0.89) g降低至(3.84±0.22) g；根据公式计算得 和 的值分别为20.18 J/(cm3?d)和8120 J/cm；皱纹盘鲍饥饿前后有机物含量分别为80%和58%，经过换算， 和 的值分别为2726 J/cm3和32583 J/g。不同规格的皱纹盘鲍在水温为5℃~20℃范围内，温度与单位干重耗氧率呈正比；当水温超过20℃之后，温度与单位干重耗氧率呈反比。在转折点20℃之前，单位干重耗氧率的ln值与温度(热力学温度，K)的倒数呈线性关系，线性回归方程斜率的绝对值为Arrhenius温度 值( =7196 K)。生物学统计分析鲍壳长(L)与体积(V)呈三次函数关系：V=0.0639 L3.1621(R²=0.9852)，根据公式对软组织湿重的立方根与壳长进行线性回归，所得的斜率即为形状系数δm值(δm=0.43)。本研究对建立以DEB理论为指导的皱纹盘鲍个体生长模型提供了数据支撑。     

桑沟湾养殖海带生长的模型预测

海带(Saccharinajaponica)是一种常见的大型经济褐藻,是海洋生态系统重要的初级生产者,也是我国北方沿海主要的养殖藻类。本研究旨在建立海带个体生长数值模型,并以此预测中国北方近海大规模筏式养殖条件下海带的生长情况。本研究以桑沟湾养殖海带为例,利用可视化模型软件STELLA描述海带生长的关键过程及其与环境参数的关系,以净生长量(N_(growth))=总生长量(G_(growth))–呼吸作用(resp)–枯烂(E_(kelp))为基本框架,模拟和预测海带的生物量和叶片长度变化。海带的总生长用光照、温度、盐度、海带体内营养盐(包括N和P)等强制函数定义,其中,光照参数来自桑沟湾气象记录,盐度、温度和营养盐为现场调查实测值。模型模拟桑沟湾养殖海带的长度与干重结果与实测值的拟合度R~2值分别为0.936、0.963,说明该模型能够很好反映海带的真实生长情况。可靠的个体生长模型是评估海带养殖容量的基础,并可为水产养殖区的空间规划提供决策依据。     

长牡蛎和福建牡蛎个体生长模型的构建及比较

长牡蛎和福建牡蛎分别是我国北方和南方沿海重要的养殖贝类。为比较分析二者的动态生长情况,实验基于动态能量收支理论（DEB）,以连续监测的水温和叶绿素a浓度为强制因子,通过现场实验、模型调试和文献查阅等方式获取模型参数,利用Python 2.7软件分别构建了桑沟湾长牡蛎、深沪湾福建牡蛎的个体生长模型,并以两种牡蛎的实测生长数据进行验证。结果显示：①所构建的DEB模型能够较好地模拟长牡蛎、福建牡蛎的个体生长情况（壳高、软组织湿重等）,模拟值与实测值之间相关性显著;②长牡蛎和福建牡蛎的温度耐受上限（T_H）、温度耐受下限（T_L）、半饱和常数（F_H）等参数存在差异,这可能与不同海域的理化环境、食物组成及牡蛎的选择性摄食有关;③在模拟周期内,受温度和食物的双重限制,长牡蛎冬季生长缓慢,而福建牡蛎处于持续增长状态,期间主要受到食物的限制。本研究结果可为后续生态系统模型构建和牡蛎养殖容量评估提供基础数据。     

不同海拔稻鲤综合种养梯田大型底栖动物群落结构特征

2019 年 5—8 月在云南省红河县哈尼梯田研究了不同海拔(570 m 和 1840 m)稻鲤综合种养梯田中大型底栖动物的群落结构。结果表明: (1)低海拔梯田内共发现大型底栖动物 25 种, 隶属 3 门 3 纲, 其中寡毛纲(Oligochaeta) 9 种, 昆虫纲(Insecta)16 种, 腹足纲(Gastropoda)1 种; 高海拔梯田内共发现大型底栖动物 24 种, 隶属 2 门 2 纲, 其中寡毛纲 3 种, 昆虫纲 21 种。寡毛纲和昆虫纲是高、低海拔梯田的主要大型底栖动物类群, 且种类组成差异显著 (P<0.05)。高、低海拔梯田均发现了摇蚊属(Chironomus)和长跗摇蚊属 (Tanytarsus)水稻害虫, 此外, 在低海拔梯田还发现了水稻害虫福寿螺(Pomacea canaliculata)。(2) 4 个月份 Jorgensen 指数值和 Jaccard 相似性指数值均说明不同海拔梯田中大型底栖动物群落结构存在较大差异。(3) 6 月和 7 月, 高、低海拔之间 Shannon-Wiener 多样性指数、 Pielou 均匀度指数、Margalef 丰富度指数在同一月份差异显著(P<0.05), 其余月份差异不显著(P>0.05)。(4)双因素方差分析表明, 月份和海拔对不同海拔梯田中的大型底栖动物密度影响显著(P<0.05), 月份对生物量影响显著 (P<0.05), 而海拔对其影响不显著(P>0.05), 月份和海拔间均存在交互作用(P<0.05)。研究表明, 月份和海拔是影响不同海拔哈尼梯田稻渔综合种养系统大型底栖动物群落结构的主要因素, 同时, 鲤的摄食压力也是导致大型底栖动物群落结构变化的重要因素, 鲤可以有效降低梯田中水稻害虫的生物量。     

桑沟湾不同养殖区大型底栖动物的群落结构特征

于2016年9月和11月对我国北方典型筏式养殖海湾—桑沟湾的筏式贝藻养殖区和网箱养殖区的大型底栖动物进行调查,研究了桑沟湾不同养殖区大型底栖动物的种类组成、数量分布、群落结构及生物多样性等群落特征,分析了底栖动物与海洋环境因子的关系,以了解养殖活动对大型底栖动物的影响。结果显示,调查共鉴定出大型底栖动物67种,其中,环节动物多毛类36种,软体动物12种,节肢动物门甲壳类和全足类16种,棘皮动物3种。桑沟湾大型底栖动物的优势种主要为多毛类,贝藻区的绝对优势种为刚鳃虫和长叶索沙蚕,网箱区的绝对优势种为异足索沙蚕和多丝独毛虫。生物量和丰度的特性为9月网箱区11月网箱区9月贝藻区,多样性指数的趋势相反。研究表明,底栖动物群落特征与底质有机碳、总磷、硫化物和氧化还原电位等因素有关,桑沟湾大规模养殖活动对底栖动物群落组成和分布产生了一定的影响。     

胶州湾菲律宾蛤仔个体生长模型的构建与验证

为更好地掌握胶州湾菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)的动态生长情况，本研究基于动态能量收支(Dynamic energy budget, DEB)理论，利用python软件构建了菲律宾蛤仔的个体生长模型，以2018年4月24日~2019年1月9日观测的胶州湾海域叶绿素a和水温为强制函数，通过现场实验和已有文献报道获取模型参数，模拟了菲律宾蛤仔软体组织质量和壳长的生长情况，并根据胶州湾海域菲律宾蛤仔生长的实测数据对模型进行了验证。结果表明，构建的个体生长模型能够很好地模拟胶州湾海域菲律宾蛤仔软体组织干重和壳长的生长，软体组织干重和壳长的模拟值与实测值呈显著线性相关关系(P<0.01)，R2分别为0.9374和0.9168。敏感度指数最高的是阿伦纽斯温度TA和参考温度T1，如果TA和T1分别改变10%，菲律宾蛤仔软体组织干重增加高达8.86%。研究结果为后续开展基于生态系统动力学模型的养殖容量动态评估提供了基础模块和数据支撑。     

双齿围沙蚕对潮间带不同类型底质选择行为的研究

利用行为学实验装置研究了双齿围沙蚕(Perinereis aibuhitensis)对低潮区、中潮区和高潮区沉积物表层为10、60 cm深以下的沉积物的选择行为。3个潮区表层为10 cm的沉积物编号分别为1#、2#、3#，3个潮区60 cm以下的沉积物编号分别为4#、5#、6#。结果显示，在实验装置一中，不同沉积物的有机物含量无显著差异(P>0.05)，1#和4#沉积物中，C含量显著高于2#沉积物(P<0.05)，4#沉积物中，N含量显著高于2#和6#沉积物，不同沉积物的H2S含量均差异显著(P<0.05)；1#沉积物间隙水中，H2S含量显著高于其他各组(P<0.05)。规格和底质类型对双齿围沙蚕的选择行为无显著影响(P>0.05)；规格对双齿围沙蚕搜寻时间影响显著(P<0.05)，而底质类型则对搜寻时间无显著影响(P>0.05)。在实验装置二中，6#沉积物中有机物含量显著高于1#和2#沉积物(P<0.05)，C、N含量均显著高于其他沉积物(P<0.05)，2#沉积物中，H2S含量显著高于其他沉积物(P<0.05)；各个沉积物间隙水中H2S含量均差异显著(P<0.05)。底质类型和规格对双齿围沙蚕的移动距离均有显著影响(P<0.05)。研究表明，小规格双齿围沙蚕比较活跃和敏感，倾向于选择H2S含量较低的底质；在底质内部钻蚀时，双齿围沙蚕倾向于选择物质含量较低的底质。总体来看，双齿围沙蚕对自然栖息地底质类型选择性不强。     

海水酸化胁迫对紫贻贝能量分配的影响

2016年5～6月在山东桑沟湾楮岛海区,采用野外围隔和现场流水相结合的方法,以紫贻贝(Mytilus galloprovincialis)为研究对象,以pH为8.0作为对照组,探讨了酸化胁迫(p H=7.7)对其能量分配的影响。结果显示,短期(10d)海水酸化胁迫下,紫贻贝的滤水率、同化效率、氧氮比显著下降(P0.05),排氨率极显著增加(P0.01),耗氧率无显著差异(P0.05);中期(30d)海水酸化胁迫下,紫贻贝的滤水率和氧氮比显著下降(P0.05),而同化效率、耗氧率、排氨率显著升高(P0.05)。能量收支的结果显示,短期(10 d)酸化胁迫下,紫贻贝的摄食能和吸收能显著降低(P0.05),呼吸能无显著差异(P0.05),排泄能显著增加(P0.05),生长余力极显著降低(P0.01);中期(30d)海水酸化胁迫下,摄食能降低(P0.05),吸收能、呼吸能、排泄能、生长余力显著升高(P0.05)。氧氮比的结果显示,在海水酸化胁迫下,氧氮比的波动范围为14.28～20.46,贝类体内的供能物质由脂肪和碳水化合物逐渐向蛋白质过渡。研究结果为揭示紫贻贝应对海水酸化胁迫的生理响应提供了基础数据。     

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     

基于叶绿素a时空分布的胶州湾菲律宾蛤仔养殖容量评估

2017年7月~2019年4月期间，本研究采用大面观测、现场模拟实验与生长情况跟踪相结合的手段，基于Dame指标和Herman模型估算了胶州湾菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)的养殖容量。结果显示，调查期间，胶州湾水体的叶绿素a浓度为2.09~4.28 mg/m3，均值为3.07 mg/m3；不同规格(壳长2.29~3.59 cm)的菲律宾蛤仔单位个体的平均滤水率为0.45 L/(h?ind.)，单位重量菲律宾蛤仔的平均滤水率为2.52 L/(g?h)；菲律宾蛤仔1龄、2龄和3龄的平均干重分别为0.18、0.30和0.42 g；胶州湾的水团停留时间为52 d，初级生产时间为1.58 d，贝类滤水时间为2.09 d；1龄、2龄和3龄蛤仔的养殖容量分别为637、378和272 ind./m2。目前，菲律宾蛤仔养殖量已超过养殖容量，建议若以2龄蛤为采捕对象，适宜的播苗密度为582 ind./m2；若以3龄蛤为采捕对象，适宜的播苗密度为789 ind./m2。本研究结果可为保障胶州湾菲律宾蛤仔养殖产业的绿色高质量发展提供理论依据和数据支撑。