水域生态学概论AnIntroductionofAquaticEcology课件.ppt

水域生态学概论 Brief Introduction of Aquatic Ecology,王 岩 水域生态与鱼类营养实验室,AEFN,第二章 水域环境,AEFN,环境（通常针对生活的有机体而言）：指作用于生物（个体或群体）的外界条件的总和，包括生物生存的空间，以及维持其生命活动的物质和能量。生态因子（Ecological factor）：能够对生物起直接作用的环境条件生态因子之总和构成生态环境（Ecotope）。生境（Habitat）：指特定地段上生态因子的总和，包括生物本身所创造的环境条件。生存条件（Existence condition）：生物生长发育所必需的生态因子。（李博，1993）,AEFN,环境的概念,理 化 环 境,AEFN,海 洋,海洋提供了地球上99%的生活空间：生物在陆地上栖息区域范围包括地上数十米至地下1米左右。海洋表层到最深处（超过11000m）都有生物分布海洋由大陆架（Continental shelf）、大陆坡（Continental slope）和深渊平原（Abyssal plain）组成。大陆架占海洋面积的7-8%，从海岸缓缓深入200m深；大陆坡从大陆架急剧下降3000-5000m深；深渊平原上分布有海脊、海沟、海丘等；海沟深度为7000-11000m，最深的为马亚纳海沟中的挑战者深渊（11022m）。海洋环境包括开阔大洋、沿岸水域和河口湾，水体总体积约为13.5109km3。Nybakken,1993,AEFN,海洋空间,AEFN,透光带：深度下限一般为100-150m。无光带：包括 中水层带：温度下限为10等温线，深度下限一般为700-1000m。深水层带：温度下限为4，深度下限一般为2000-4000m。深渊水层带：深度下限一般为6000m。超深渊水层带：深度下限一般为10000m。,海洋表层水温变化幅度为-2-28，仅表层数米有昼夜温度变化：外海昼夜温度变化不超过0.3，沿岸带水域昼夜温度变化不超过3。海洋中永远存在温跃层，但温跃层仅为1000m以上水层的特征，1000m以下温度从最大5下降到0.5-2.0。沿岸带水域有光带（Photic zone 或Euphotic zone）可达30m，在外海（Open ocean）可达150m。在最强的光照下，最澄清的水域250m处可进行光合作用，澄清的沿岸带水域光合作用深度为50m，浑浊水中光合作用深度仅为数厘米。1250m之下日光无法到达，除了生物发光外没有光源。风对表面海流产生重要的影响，但不会影响到200m以下的海区，因此表面水流对海水的大规模运动与混合不会产生重要影响。海流：大洋环流（Gyres）上升流（Upwelling）,AEFN,海洋中温度、光和海流,海水离子组成比较稳定，主要阴离子为Cl-，占总重量的19，占阴离子总量的86.8%；主要阳离子为Na+，占总重量的10.5，占阳离子总量的83.6%.大洋海水盐度较稳定，一般为3435。近岸水域盐度变化较大。1000m以下的海水盐度相当稳定，变动仅在34.5-35之间。淡水中永久的温跃层往往与缺氧的底层水伴随出现，但在海洋中，除了极少例外（如冰覆盖的海洋、个别底部沉积较多有机质的海区），密度流保证将表层的溶解氧带到海水的深层。除了在400-1000m的海洋中间往往缺乏溶氧（从4-6mg/l下降到2mg/l）外，在各个深度海水都有丰富的溶氧。,AEFN,海洋化学环境,近岸水域：靠近大陆块海岸线的水域，其中大部分位于200m等深线以内的海域。上升流区：海洋的上升流区大约占地球表面积的0.1%，但提供世界渔获量的50%（Walsh,1976）（Mann，2000）海湾：,AEFN,近岸水域和海湾,渤海：面积约78000km2，平均水深18.7m。渤海与黄海界线：辽东半岛南端老铁山角庙岛群岛山东半岛北端蓬莱角。黄海：面积约412000km2。黄海与东海界线：长江口北角启东嘴济州岛西南角间连线。东海：面积约770000km2。东海与南海界线：福建东山岛南端台湾浅滩南侧台湾南端鹅銮鼻。南海：面积约3600000km2。雷宗友,1988.,AEFN,中国海基本概况,河口湾分类按地貌学特点,淹没河谷峡湾型河口湾沙洲河口湾底质构造过程中形成的河口湾(Pritcharol，1967，见Odum（孙儒泳等译）,AEFN,河口湾分类按水文学特点,高度分层或盐劈作用河口湾：存在盐跃层局部混合或适度分层河口湾：完全混合或垂直均质层河口湾：Pritcharol，1952，1955，1967，Odum(孙儒泳等译),AEFN,AEFN,湖 泊,四周陆地所围之洼地，与海洋不发生直接联系的静止水体。与沼泽相比，湖泊不受沿岸植物之侵入而水中央部分蓄水较深（Forel,1892）。不具有单向倾斜而充满水团的大陆洼地。湖泊是天然水体，即地面上大小形状不同的充满水体的洼地，这种洼地与河流不同，它完全没有水体按一定恒定的方向前进运动，即使有也是十分缓慢的。湖泊是湖盆、湖水、水体中所含物质矿物质、溶解质、有机质以及水生生物等所共同组成的矛盾统一体（施成熙，1987，1989）。湖泊系由一定形态的湖盆和水域构成，分布于大陆地表的洼地，是一个在一定空间（湖盆）内，由生命系统和非生命系统的多种因素互相联系，互相制约，互为因果组成的一个统一的整体，即生态系统。（金相灿，屠清瑛，1990）,AEFN,湖泊的概念,温度：正分层，逆分层光：补偿点和补偿深度湖流：吞吐流（重力流）、密度流、风成流。多数情况下湖流为吞吐流、密度流和风成流联合构成的混合流。湖水混合：单循环，双循环，多循环。湖水水型（三级分类法）类（重碳酸盐碳酸盐）-组（Ca、Na、Mg组）-型（I、II、III、IV）（硫酸盐类）（氯化物类）水型（Gorbert-Piper多三角形分类法）刘健康，1999,AEFN,湖泊的理化性质,湖泊分类按成因,构造湖火山口湖堰塞湖冰川湖岩溶湖风成湖河成湖泻湖（海成湖）,AEFN,湖泊分类按流域特征和水流归宿,按流域特征：外流湖 内陆湖（内流湖）按水流归宿：吞吐湖 闭流湖,AEFN,湖泊分类按地理位置和深度,按湖泊分布部位：高原湖平原湖山地湖按湖泊湖水深度：深水湖浅水湖 金相灿，屠清瑛,1990,AEFN,湖泊分类按营养水平,富营养湖：中营养湖：贫营养湖：腐殖营养湖：酸性营养湖：刘健康，1999,AEFN,湖泊分类按矿化度,淡水湖（矿化度 35.0）施成熙主编，1989淡水湖（矿化度 50.0）王苏民，窦鸿身，1998淡水湖（矿化度 0.3-1.0）半咸水湖（矿化度 1-24.7）咸水湖（矿化度 24.7）刘健康，1999,AEFN,湖泊分类按热学特征,热带湖：湖水年平均温度4，不存在温跃层，除秋季全同温外，一直保持正分层。温带湖：湖水年平均温度约为4，夏季正分层，冬季逆分层，春、秋季为全同温期。寒带湖：湖水年平均温度4，除春季同温期外，一直保持正分层。,AEFN,湖泊分类按水循环类型,两次混合型湖泊（dimictic）：两个季节期间的自由循环或对流。冷的单次混合型湖泊（cold monomictic）：水温从不高于4，夏季出现对流。暖的单次混合型湖泊（warm monomictic）：水温从不低于4，冬季出现对流。多次混合型湖泊（polymictic）：多少是连续性的混合。寡混合型湖泊（oligomictic）：很少或非常慢混合（热稳定）部分混合型湖泊（meromictic）：持久的分层。Hutchinson,1957,AEFN,湖泊分类按面积,特大型湖：面积1000.0 km2大型湖：面积500.01000.0 km2中型湖：面积100.0500.0 km2小型湖：面积100.0 km2 王苏民，窦鸿身，1998.,AEFN,我国99.8%湖泊分布于五大湖区：东部平原湖区（江苏、山东、安徽、江西、湖南、湖北）：面积22900 km2，占27.5%青藏高原湖区（青海和西藏）：面积38700 km2，占46.5%，其中2030%的湖泊发展成为盐湖蒙新地区湖区（内蒙古和新疆）：面积16400 km2，占19.7%东北平原湖区：面积3800 km2，占4.6%云贵高原湖区：面积1200 km2，占1.5%王苏民，窦鸿身，1998我国现有面积1.0 km2的天然湖泊2759个，其中：666个面积10.0 km218个面积为100.0500.0 km217个面积为500.01000.0 km214个面积1000.0 km2,AEFN,我国湖泊概况,北半球盐湖带分为亚非欧大陆盐湖区和北美大陆盐湖区，中国盐湖位于亚非欧大陆盐湖区的东部。我国盐湖分布较多的区域：藏北高原、柴达木盆地、天山南北和鄂尔多斯高原地区。王苏民，窦鸿身，1998我国盐湖数量占全国湖泊数量1/4，面积占全国湖泊面积的一半以上。有大小盐湖1000多个，盐湖面积约5104km2，其中面积大于1 km2的盐湖有800多个（盐湖面积约4104km2）。西藏、青海、内蒙古和新疆四省区面积大于1 km2的盐湖有792个，盐湖面积39367.32 km2，占全国1 km2以上的盐湖数量的97.4%，1 km2以上的盐湖面积的99.2%。郑喜玉等，2002,AEFN,我国盐湖概况,AEFN,池 塘,AEFN,河 流,河流是一定区域内由地表水或地下水补给，经常或间歇地沿着地表狭长凹地流动的水流。刘健康，1999河流环境的划分：急流带（rapids zone）：浅水，水流速度大，形成坚硬的底质。水池带（pool zone）：较深的水，水流缓慢，泥沙和疏松物质能够在底部沉积。Odum著（孙儒泳等译）,AEFN,河 流,湿地（Wetland）：是陆地环境与水域环境之间的过渡地带，该地带水平面接近陆地表面，或者说陆地表面覆盖一层很浅的水。湿地特征：主要生长水生植物，至少周期性地生长水生植物；基底大部分面积为蓄水的湿土；基底在每年的生长季节被水浸泡或覆盖一层水。湿地分类：最早的划分根据是位置（沿岸带、内陆），水域类型（淡水、盐水、半咸水）和时间（永久的、半永久的或暂时的）；后来根据栖息地等划分。Fredrickson L.H.,1983 泥炭（Peat）土壤上的湿地 矿物土壤上的湿地 矿物土壤上的湿地又分为：Swamps：在生长季节被水淹没。Marsh：在夏季泥泞但不会被水淹没。Jeffries&Mills,1992.,AEFN,湿 地,刘建康主编.1999.高级水生生物学.科学出版社(北京).雷宗友主编.1988.中国海环境手册.上海交通大学出版社.施成熙主编.1989.中国湖泊概论.科学出版社(北京).金相灿，屠清瑛主编.1990.湖泊富营养化调查规范.中国环境科学出版社(北京).王苏民，窦鸿身.1998.中国湖泊志.科学出版社(北京).郑喜玉,张明刚,徐昶,李秉孝等.2002.中国盐湖志.科学出版社(北京)Hammer,U.T.,1986.Saline lake ecosystem of the world.Junk Dordrecht.Jeffries M.,Mills D.,1992.Freshwater ecology principles and Applications.CBS Publisheries&Distributors(P)LTA.Wetzel R.G.,1983.Limnology,Second Edition.CBS College Publishing.,主要参考书,AEFN,生 物 环 境,AEFN,AEFN,原核生物原生生物真菌植物动物,AEFN,水生生物类群,浮游生物,漂浮生物,底栖生物,浮表生物,游泳生物,浮游生物分类按体积,巨型浮游生物（Megaplankton）：1cm大型浮游生物（Macroplankton）：2mm中型浮游生物（Mesoplankton）：200um-2mm小型浮游生物（Microplankton）：20um-200um微型浮游生物（Nanoplankton）：2-20um超微型浮游生物（Ultraplankton）：2um Barns，1982；Nybakken，1993网采浮游生物（Net plankton）:大型和中型浮游生物：水瓶浮游生物（Bottle water plankton）:小型、微型和超微型浮游生物：,浮游生物分类按生活史,阶段性浮游生物（Mero plankton）：仅在生活史的某一阶段营浮游生活。终生性浮游生物（Holoplankton）：终生营浮游生活。(Smayda，1958；Omori&Ikeda,1984)兼性浮游生物（Meroplankton）：仅在生活史的某一阶段营浮游生活。：真性浮游生物（Euplankton）：终生营浮游生活。假性浮游生物（Pseuplankton）：因为偶然的原因分布在水层中，不是真正的浮游生物。章宗涉，黄祥飞，1991,浮游生物分类按栖息环境,海洋浮游生物（Marine plankton）：又称咸水浮游生物（Haliplankton）近岸浮游生物（Neritic plankton）大洋浮游生物（Oceanic plankton）半咸水浮游生物（Brachishplankton）：或称河口浮游生物（Estuarineplankton）淡水浮游生物（Freshwater plankton）：湖泊浮游生物（Limnoplankton）池塘浮游生物（Heleoplankton）河流浮游生物（Potamoplankton）章宗涉，黄祥飞，1991；Omori&Ikeda,1984,浮游植物：兰藻 绿藻 硅藻 甲藻 金藻 黄藻 裸藻浮游动物：轮虫：枝角类:11科，约65属，440种。淡水种类有10科，约57属，410种（蒋燮治和堵南山，1979）桡足类：,AEFN,淡水浮游生物,游泳动物（Nekton）：指个体较大，游动能力很强，能够主动做远距离运动，也能逆水运动的动物。何志辉，1982浮游生物与同样生活在水层中的游泳生物之间没有明确的界限。如虾类等的幼体（体长为20-100mm左右），可被视为浮游生物，也可被视为游泳生物，通常被称为微型游泳生物（Micronekton）。Omori&Ikeda，1984,AEFN,游泳动物,底栖动物（Zoobenthos 或Benthic animal）：指生活史全部或大部分时间生活在水体底部的水生动物群。底栖生物包括轮虫、腹毛类、线虫、原环虫、桡足类、介形类、须虾目、涡虫类、鄂口蠕虫以及水螅、纽虫、苔藓虫、腹足类、沟腹类、被囊类、多毛类、寡毛类和星虫类的某些特殊种类小型底栖动物是潮间带上部和深海沉积物中数量最大的动物。其特点是分布广、代谢率高、世代周期短、个体小。大型底栖动物可分为底上和底内两个主要类群。生活在海底表面上的生物称为底上生物，掘泥生活或潜入底质的生物称为底内生物。Veberg，郑义水等译,AEFN,底栖动物,底栖动物分类按起源,原生底栖动物（Primary zoobenthos）：特点是能够直接利用水中溶解氧气，包括蠕虫、底栖甲壳类、双壳类软体动物等。次生底栖动物（Secondary zoobenthos）：祖先为陆地生活，在系统发育过程中重新适应水中生活，包括水生昆虫、软体动物中的肺螺等。,底栖动物分类按个体大小,大型底栖动物（Macrofauna）：不能通过500um孔径筛网。小型底栖动物（Meiofauna）：能通过500 um孔径筛网但不能通过42 um孔径筛网。微型底栖动物（nanofauna）：能通过42 um孔径筛网(Higgins Palmer&Strayer,1996)。小型底栖动物（Meiofauna）：能通过500 um孔径筛网但不能通过63 um孔径筛网(Bell&Coull,1978)。大型底栖动物（Macrofauna）：不能通过1000um孔径筛网。小型底栖动物（Meiofauna）：能通过1000 um孔径筛网但不能通过100 um孔径筛网。微型底栖动物（nanofauna）：能通过100um孔径筛网,底栖动物分类按生活类型,固着动物（Sessile benthos）：穴居动物（Burrowing benthos）：攀爬动物（Climbing benthos）：钻蚀动物（Boring benthos）：间隙生物（Interstitial organisms）：指沙质基质中相邻沙砾之间极小的空间中的生物，或称为沙栖生物（Psammon）。Nybakken，1993,红树林：指生长在热带和亚热带潮汐沼泽地的不同树种的生态组合。盐沼（Salt marshes）：温带和亚极地的河口以及有掩护的海岸和海湾特有的植物群丛，通称盐沼。盐沼是温带的特征，在热带和亚热带，它们被红树林替代（Chapman，1975）。Nybakken，1993,AEFN,红树林和盐沼,挺水植物沉水植物漂浮植物浮叶植物,AEFN,淡水中的大型植物,周丛生物（Aufwuchs 或Periphyton）：指生长在浸没于水中的各种基质表面上的有机集合群，由于悬浮颗粒也沉淀在基质上，故这些有机体往往被一层粘滑的、甚至毛茸的泥沙所覆盖（Young,1945 见Welch,1948）。Sladeckova(1962)认为Periphyton包括基质上生长的所有生物，如细菌、真菌、原生动物、轮虫、甲壳动物、线虫、寡毛类、软体动物、昆虫幼虫、鱼卵和幼鱼等；Wetzel(1980)认为Periphyton只指基质上生长的藻类。,AEFN,周丛生物,周丛生物分类,真周丛生物（True periphyton）：有机体用各种辅助物如根足，柄等来固着在基质上。伪周丛生物（Pseudoperiphyton）：在真周丛生物上自由游动的、爬行的、或是次生性着生的有机体称为伪周丛生物。刘健康，1999,腐 屑,腐屑或有机碎屑（Deterius）：是死了的有机体或活着的有机体分泌物或碎片，是一种颗粒物，微生物生活在其中并利用其高蛋白部分（Odum&de la Cruz,1963）；有机碎屑是任何营养级被动物摄食而未被动物同化的有机碳（包括动物的排泄、排粪及分泌），既包含颗粒物，也包含溶解物（Wetzel,1972,1978）。TOC=POC+DOC TOM=DOM+POM=DOM+CPOM（coarse）+FPOM（fine）Jeffries&Mills，1992.DOM=能通过0.2um滤膜的有机质；POM=不能通过0.2um滤膜的有机质。刘建康.1990 DOM=能通过1um滤膜的有机质；POM=不能通过1um滤膜的有机质。Hogetsu K，1979,沈国英、施并章主编.2002.海洋生态学(第二版).海洋出版社(北京).刘建康主编.1999.高级水生生物学.科学出版社(北京).何志辉主编.2000.淡水生态学.农业出版社(北京).Barnes,R.S.K,Hughes,R.N.,1982.An introduction to marine Ecology.Black Well Scientific PublicationsBougis P.,1976.Marine plankton ecology.North-Holland Publishing Company,Amsterdam.Jeffries M.,Mills D.,1992.Freshwater ecology principles and Applications.CBS Publisheries&Distributors(P)LTA.Mann,K.H.,2000.Ecology of Coastal Waters(2nd Edition).Blackwell Science.Nybakken,J.W.,1993.Marine Biology:An Ecological Approach(3rd Edition).Harper Collins College PublishersOmori,M.,Ikeda,T.,1984.Methods in marine zooplankton Ecology.John Wiley&SonsParsons,T.R.,Takahashi,M.,Hargrave,B.1984.Biological Oceanographic Progresses(3rd edition).Pergamon Press Wetzel,R.G.,1983.Limnology(3rd Edition).CBS College Publishing.,主要参考书,AEFN,王家辑.1961.中国淡水轮虫志.科学出版社(北京).蒋燮治,堵南山编著.1979.中国动物志,节肢动物门,甲壳纲,淡水枝角类.科学出版社(北京).中国科学院动物研究所甲壳动物组（沈嘉瑞等）编著.1979.中国动物志,节肢动物门,甲壳纲,淡水桡足类.科学出版社(北京).胡鸿钧，李尧英，朱蕙忠，陈嘉佑，施之新编著.1980.中国淡水藻类.上海科学技术出版社.堵南山.1987.甲壳动物学(上册).科学出版社(北京).堵南山.1993.甲壳动物学(下册).科学出版社(北京).金德祥，陈金环，黄凯歌.1965.中国海洋浮游硅藻类.海洋出版社(北京).金德祥，程兆第，林均民，刘师成.1982.中国海洋底栖硅藻类(上卷).海洋出版社(北京).金德祥，程兆第，刘师成，马俊亨.1992.中国海洋底栖硅藻类(下卷).海洋出版社(北京).郑重，张松龄，李松.1965.中国海洋浮游桡足类(上).上海科学技术出版社.郑重，李松，李少箐，陈积云.1982.中国海洋浮游桡足类(中).上海科学技术出版社.郑重，李少箐，许振祖.1984.海洋浮游生物学.海洋出版社(北京).黄宗国主编.1994.中国海洋生物种类与分布.海洋出版社(北京).沈蕴芬主编.1999.原生动物学.科学出版社(北京).,AEFN,