淡水(渔业)生态,段登选 山东省淡水渔业监测中心 山东省淡水水产研究所 053187518624,淡水生态学是生态学的主要分支学科之一，它是研究内陆水体中生物与环境之间相互关系的科学。和生态学的其它分支学科一样，淡水生态学的研究对象包括生物个体、种群、群落和生态系统。,淡水生态学的基本任务是，通过对淡水生态系统的结构与功能的研究，阐明其物质循环和能量流动，以及演替和平衡的规律，为加强内陆水体的水质管理，防治水体污染或富营养化，以及合理开发和利用淡水生物资源提供科学依据。,一、发展简史,内陆水体包括江河、湖泊、水库、沼泽、池塘等，具有广泛的地理分布和各种不同的规模，其总面积大约占地球表面积的0.5%。这些水体不仅是人类生活与工农业生产用水的主要来源，而且在航运、发电、渔业等方面给人类带来了许多利益。同时，内陆水体作为生物圈的组成部分，对调节全球气候，维持自然环境的稳定性 起着重要的作用。,1、我国淡水渔业生态的历史 渔业资源的利用是人类了解淡水水体的开始 我国从殷商时代起开始池塘养鱼 是世界上淡水养殖最早的国家。 我国劳动人民成功地选育出青、草、鲢、鳙四大经济鱼类品种 公元前460年范蠡的“养鱼经”是世界上第一部养鱼著作。 “癸辛杂识”、 “本草纲目” “农政全书” 都记载了有关淡水生态的基本知识。,2、世界发展简况 19世纪中叶，由于工农业生产发展的需要，内陆水体开始被人们确定为一个研究领域。 瑞士的Forel、德国的Mobius、Hensen和美国的 Birge Forbes、 Kofoid 、Whipple等，都是早期开展内陆水体研究的学者。 Forel首次提出“湖沼学”（Limnology）（ 1869年），并把它作为内陆水体的地质学、物理学、化学和生物学的综合性科来研究。 生物学研究部分谓之“淡水生物学”,Haeckel （德国，1866）首次提出“生态学”（oikologie）一词，以表达生物与环境之间的关系。其后，从事淡水或其它领域研究的学者，Mobius (1877)、Forbes（1887）、Schroter（1896）等，在实际工作中深入地考察了这种关系，并先后提出了许多重要的生态学概念。 所有这些学者的研究成果和学术观点都为生态学的建立奠定了基础。,20世纪初，生态学已是一门初具规模的科学，以分类和形态描述为基础的淡水生物学，在发展过程中不断充实生态学的内容，并逐步从生物个体的研究推进到种群和群落的研究 Tansley（1935）“生态系统”（ecosystem） Thienemann(1939)“生物系统”（biosystem）lindemann（1912）“营养动态”（trophic- dynamic）、 Cy（1942）“生物地理群落”,二十世纪中期以后，生态学进入了一个新的发展阶段。在继续进行种群和群落研究的同时，逐渐把注意力集中到作为一个功能单元的生态系统。 人类的经济活动造成了水体严重污染或富营养化，更加注重视并广泛开展了生态系统的研究。 特点是，生态学与系统论、数学、物理、化学等门学科相结合，采用现代实验工具和技术，并结合野外观测和室内实验对复杂的生态学过程进行定量分析。应用系统分析方法来建立生态系统的数学模型，以预测生态系统及其组成部分的动态行为，已建立了许多湖泊、水库、河流等的水动力学、生态学模型，尤其是关于营养物循环和初级生产过程的模型已在水质管理实践中得到了应用。,二、淡水生态系统 淡水生态系统是指一定水域内所有的生物（即生物群落）与它们的理化环境相互作用，通过物质和能量共同构成的具有一定结构与功能的统一体。 淡水生态系统的结构，不仅依静水栖息地与流水栖息地而有不同的特征，而且同一类型的各种栖息地之间往往也有明显的差别。,生态系统 非生物成分:气候条件（温度、光照及其它物 理因素） 参加物质循环的无机物质（C、 N、P、CO2、H2O等） 联系生物和非生物的有机化合物 （蛋白质、碳水化合物、脂类、 腐殖质等） 生物成分： 生产者（主要指浮游植物和水生 高等植物） 大型消费者（包括浮游动物、底 栖动物、鱼类等） 微型消费者（细菌和真菌）,淡水渔业生态系统的生物成分通常分布在系统的不同层次，它们之间主要是以食物链（网）的形式相互联系的。在生态系统的代谢过程中，绿色植物以日光为能源由无机物质合成有机物质供消费者利用，其食物潜能沿着不同的食物链逐级传递；死亡有机物质则被微型消费者分解，结果释放出可被绿色植物重新利用的无机营养物。,生态系统中不断地进行着营养物在环境与生物之间的往复循环，以及能量从日光到生物的单向流动。物质循环和能量流动是生态系统最重要的功能，而生物生产力是生态系统的这两大功能的综合表征。,对内陆淡水水域来说，从贫营养到富营养和由水体到陆地，是其发育或演替的基本模式。生态系统的发育，一方面起因于系统内生物成分的活动，另一方面受地质学力量及其它外部因素的影响。在经过一定发育阶段的生态系统中，各生物成分之间、群落与环境之间、以及结构与功能之间的相互关系处于相对稳定和协调，以致可以通过信息反馈来维持自身的动态平衡。,内陆淡水生态系统的自我调节能力是有限度的，其平衡状态往往因强度过大的外来干扰而遭到破坏。近十多年来，淡水水体的污染或富营养化，都是人为因素所造成的自然生态平衡失调的严重后果。,三、淡水环境 水是地球上广泛分布的物质之一。据估计，地球上的水量共约137108立方公里，其中97.6%的水积蓄在在海洋，余下分布在两极冰冠、冰川、地下、内陆水体、土壤和大气中。内陆水体的水量仅占地球总水量的0.016%，其中淡水水体的水量占55%，盐湖和内陆海的水量占45%。地球各部分的水量分布，是通过降水、迳流和蒸发所构成的水循环而维持相对稳定的，内陆水体在这一循环过程中起着重要的作用。,内 静水水体：湖泊、水库、 陆 池塘和沼泽 水 体 流水水体：泉、溪流及 江河。,内陆水体具有多种多样的形态、结构和化学组成，因此生物的环境条件是极为复杂的。在淡水生态学研究中，水环境的温度、光照（决定于透明度）、水流（尤其是在河流中）、溶解气体（氧和二氧化碳）、营养盐类（主要是磷酸盐和N的化合物）等，通常被认为是最重要的和应当测定的限制因素。,1、湖泊 湖泊是一类重要的静水水体，地球上可利用的淡水大部分贮存在湖泊中。世界湖泊主要分布在北半球的温带的近北极地区，除了少数湖泊具有很大的面积（如苏必利尔湖、维尔多利亚湖）或深度（如贝加尔湖、坦噶尼喀湖）之外，大多数都是规模较小的湖泊。按照湖盆的成因，湖泊可分为许多类型，如构造湖、冰川湖、火山湖、山崩湖、溶解湖、河成湖、风成湖、海湾湖等。不同类型的湖泊具有不同的底质的形态特征，而这些特征直接关系到湖泊的理化环境。,沿岩带 湖 敞水带 泊 深水带,沿岸带是指靠近湖岸的浅水区，日光可以透射到水底，一般为水生高等植物所占据。沿岸带以外从水面到光有效透射深度，即补偿深度为止的水层区是敞水带，该深度处的光合作用正好与呼吸作用平衡，其光照强度通常为饱和光强度的1%。由于沿岸带和敞水带的下限都是以光有效透射深度为基准的，这两个区域常常合称为总透光层或光亮带。敞水带以下的区域是深水带。,湖泊的理化状况 湖泊中温度（热）、溶解气体和营养盐类的空间分布主要取决于湖水的运动，由于引起湖水运动的主要因素（风；水的密度差）直接受气候影响，因此温度及其它成分在空间分布上的季节变化具有明显的地理特征。,在温带地区，夏季的风力只能引起湖泊上层的水循环（湍流混合），致使湖中（除浅水湖泊外）出现温度随深度依次下降的正分层现象。按照湖中的温度梯度，可将湖水分为湖上层、温跃层和湖下层，其中温跃层具有温度随深度急剧下降（温度通常每米可下降1）的特点。在冬季湖面结冰的情况下，由于冰层阻止了湖中热量的进一步散失，结果出现湖下层温度高于湖上层逆分层现象。春季和秋季分别是湖泊吸热和放热的时期，在强大的湍流混合和水密度差所引起的对流混合的作用下，湖泊的上下水层发生循环（翻转）而处于同温状态。,湖泊中溶解气体和营养盐类的分布亦有明显的季节变化，并且伴随湖泊的热分层而存在氧分层现象。在温带湖泊夏季热分层期间，湖中的温跃层往往位于补偿深度之下，以致造成下层的氧供应完全断绝而陷于缺氧状态，这种情况在富营养湖泊中更为严重。,湖泊的化学组成和营养状况 根据湖泊的湖盆及其流域的地理和地貌特征，以及湖泊的发育过程而有很大的差别。根据目前广泛采用的分类方法，世界湖泊大体上可以按照两个范畴来考虑：一是以生产力为依据的正常湖泊的贫营养富营养系列，二是具有异常化学性质的特殊湖泊类型。湖泊的生产力或“肥力”取决于外源营养物、地质年龄和深度，大多数湖泊都可以按照初级生产力予以分类。,贫营养湖泊具有较大的深度，营养物含量和初级生产力都很低，处于地质学上的年青阶段。相反，富营养湖泊的深度较小，营养物含量和初级生产力都很高，并且经历了较长的地质年代。因此，在比较水色、透明色、底质、溶解氧、PH、无机和有机物含量，以及生物的组成和多度时，典型的贫营养湖泊与富营养湖泊往往是完全不同的。在贫营养富营养系列中，按照给定指标的梯度，可以划分出许多中间型湖泊,2、水库 水库是调节迳流、改善河流航行条件、利用水力和供水等目的而修建的，通常被称为人工湖泊。水库的贮水量在内陆水体中已占有相当的比重。水库的环境条件与天然湖泊有许多相似之处，上述有关天然湖泊的生境划分和营养分类基本上适用于水库。水库的特点是水位不稳定和混浊度大，以致生物生产力往往低于天然湖泊。,水库的热量、氧气和营养物收支依其排水方式而有很大的差别。如果水闸设在水坝底部，那么排出的就是温度低、营养物丰富和氧气贫乏的水，而温度高、营养物缺乏和氧气充足的水留在水库中。反之，从水库表面排水，其结果则与天然湖泊相同。,3、池塘 池塘是一类小型静水水体，水体中的理化条件较为一致。有一部分池塘是自然形成的（天然池塘），池的水量变动较大，有些池塘一年中部分时间是干涸的。但是目前数量最多的是为了水产养殖而修筑的人工池塘。大多数池塘都肥沃，尤其是作为渔业水体的池塘，往往进行人工施肥和投饵，因此常有较高的生产力。,4、河流 河流的贮水量大约占内陆水体总水量的0.5，亦是地球上水循环的一个重要环节。同静水水体比较，河流栖息地的首要特征是具有连续的水流，这在很大程度上决定着河流中许多理化成份和小型生物分布。河水的流速决定于河床的坡降、深度、宽度和粗糙度，并且在很大程度上受排水量的影响。,大多数河流中有机物质主要来自陆地和邻近的静水水体，尤其是处于森林地带和肥沃平原的河流接受的外源物质更多。河流深度小，与空气接触面大，水不停的运动和混合，河流中的溶解氧通常比较充足，并且几乎没有热分层或化学分层现象。但是，由于河流排水量的季节变动大，不同河段流量的显著差异，外源物质输入的不确定性，河流的化学组成往往随时间和距离而有很大的变化。同时，河流往往被看作是有效的废物处理系统，因而容易遭受有毒物质污染。,5、泉 泉是地球上数量很少的一类小型水体，具有相对稳定的温度、流速和化学组成。常见的几种较为重要的泉是：温泉（含盐量通常很高），硬水泉（分布于石灰石地区）和软水泉（水从页岩、沙石和水晶岩渗出）。泉流的理化条件固然随着流向下游而发生变化，但是任一给定点的理化条件是比较稳定的。泉流中具有生物群落结构和代谢的稳定性。,四、淡水生物群落 生活在淡水枉息地的各类生物分布在不同的空间层次和占据着各自的生态位，彼此之间存在着复杂的相互关系，这些生物种群的集合体，被称为生物群落。在生态学研究中，淡水生物群落主要是指一个水体或生境中生物种群的集合体，但也采用一些规模较小的群落单元，如浮游生物群落、底栖生物群落、周丛生物群落等。,（一）淡水生物的生态类别,生产者 淡水生物 大型消费者 微型消费者 （依生态功能或占据的营养级）,生产者,生产者（自养生物）主要指能进行光合作用的各种植物，包括浮游植物、水生高等植物和着生藻类，其次是一些光