水生生物学养殖水域生态学第六章 其他非生物因子 一、pH值(氢离子浓度) 天然水的pH值大多数在410之间，特殊情况可达到0.912之间。 海水的pH最稳定，一般在88.5之间。内陆水体的pH变化辐度就大得多，沼泽水由于含多量古敏酸，有时还有硫酸或其他强酸的存在，可使pH降到34以下，有些盐碱性湖，由于含有大量碳酸钠，pH可达911。但是一般淡水水体由于二氧化碳平衡体系的缓冲作用，pH多在69之间变化，有时由于浮游植物的强烈光合作用，pH在午后一段时间可达910以上。内陆水体按pH值的分类 1中碱性水体 pH在610之间变化，由于二氧化碳平衡系统的缓冲作用，一般pH69。大多数湖泊、水库、河川均属此类；2酸性水体 pH 9，一些盐碱性湖泊属此类，如青海湖、达里湖等。 水生生物按pH的分类1.狭酸碱性生物。主要出现于中碱性水体，生活的pH幅度为4.510.5之间。常见的淡水生物和海洋生物都属于这一类。例如臂尾轮虫属的pH幅度多在4.511之间，而以7.010.0最适。鲤鱼为4.410.4，青、草、鲢、鳙四大家鱼均为4.610.2。海洋生物环境中pH较稳定，所以将梭鱼移植到青海湖和达里湖均不成活，pH是限制因子。某些酸性和碱性水中的生物也是狭酸碱性生物。前者称喜酸生物，如某些轮虫(Elosauorallii)、原生动物(Hyalosphaenia)和无色鞭毛类(某些素裸藻)，它们仅在pH3.8的水藓沼泽的中央部分出现；后者称喜碱生物，如某些蓝藻和软体动物。 2.广酸碱性生物，它们在酸性水体和中碱性水体中都可见到。例如长剑水蚤(Cyclops longuidus)和卵形盘肠溞即属此类；某些昆虫幼虫是非常强的广酸碱性生物，如大红摇蚊幼虫既能忍受低到23的pH值，又能忍受高到1112的pH值。 pH 对水生生物的影响 1酸性条件对许多动物的代谢作用不利。 2pH的变化影响动物的摄食，通常在酸性条件下，鱼类的食物吸收率降低。 3pH的变化对水生生物繁殖和发育也有密切的关系。 4. pH对有机体的影响和溶解气体及某些离子浓度有关。 结论天然水体pH的反应，是水的化学性质和生物活动综合作用的结果。因此，在研究pH与生物关系时必须注意决定pH值的那些因素，以及当pH发生变化时所引起的其他因素的变化。例如在自然条件下，pH值的降低，同时伴随着二氧化碳含量的增加和含氧量的下降，而很多动物在酸性水中，不能忍受低氧条件，在这种情况下，显然水中的含氧量、二氧化碳和pH是同时对动物发生作用的。在pH降低和氧气恶化的环境中，也可能有其他不利因素(H2S等)的产生。所以，在这些情况下，把pH作为反映水体综合性质的特征应该是更合理的。二、悬浮物 所有天然水体或多或少地都含有各种悬浮质粒。这些无机或有机物自水体外流入，或在水体内由水生生物死体的分解或岸边土壤的崩解而形成。 （一）水中悬浮物 的有利作用 由水生生物死体或其代谢产物形成的有机碎屑(腐质)是水生动物重要的食物源泉之一。（1）悬浮腐质量常常决定着浮游动物的产量；（2）沉积水底的腐屑又是摇蚊幼虫、水蚯蚓等底栖动物的主要食物。（3）腐质经过细菌的分解作用又可丰富水中氮、磷等生源物质的浓度，从而促进浮游植物的繁殖。因而在良好的其他条件下，有机悬浮物可促进水体生产力的提高。 (二)水体悬浮物的不利作用（1）水中悬浮物过多，将急剧降低水的透明度，抑制水生植物的光合作用。恶化溶氧状况。 （2）对浮游动物造成机械损伤或冲击附着生物。如；含砂量达到300500 g/m3时对桡足类和枝角类有害。（3）水中悬浮物过多还易堵塞滤食性动物的滤食器官，恶化其营养条件，常降低浮游动物的数量。 （4）对鱼类产生影响，直径几微米到23 cm的无机质粒，直接冲击鱼类。含砂量80400 g/m3时对鱼类生活已有影响，400 g/m3有伤害作用 （5）沉淀水底时可将底栖动物淹埋而导致大量死亡。（6）改变生物组成 ，如黄河。三、水体基底基底是指动物在全部或部分生命活动过程中，于其表面栖息或在其内部生活的物质。（一）生物栖息基底的作用1.基底与介质的差别 介质是紧密围绕着生物有机体的，而基底是生物有机体生活在其表面或其内部的环境物质。介质是每种生物必不可少的，它们不是生活在水里就是生活于空气中，但有些生物则可以没有基底，如浮游生物和许多自游生物，终生浮游水中而不需要任何基底，介质一般不会由于生物的活动而变换，由空气到水中，或由水中到陆地，是生物长期进化的结果，但基底却比较容易地由于动物的活动而变换。2.基底的作用 基底在动物的生活中通常起着活动基地、附着点、隐蔽场所、营养物质来源等方面的作用。生物的拟态，就是与基底混杂而不易被天敌捕食。绝大多数动物没有一定的基底就无从进行生命活动，缺乏合适的基底常成为动物生长发育的限制因子。 （二）水体基底-底质水体基底主要是底质，按其物理性质可分为硬质土壤和软质土壤，此外还可根据丛生的大型植物划分一类草质土壤。 软质土壤由粘土(0.01mm)、淤泥(0.010.1mm)和砂(0.11.0mm)等小颗粒组成；硬质土壤由砾(0.11 cm)、砾石(110 cm)和石块等大颗粒组成。 底栖动物按基底的划分无脊椎动物按其与底质的关系可分为石栖动物、石草栖动物、草栖动物、砂栖动物、砂泥栖动物和泥栖动物6类。一般分为以下几种类型：（1）固着动物：在水体基底营固着生活的动物。如淡水壳菜、海绵。（2）周丛动物：丛生在水生植物、木桩、船身和石块上的动物，如钟虫，仙女虫、轮虫（Rotaria）.（3）钻蚀动物：具有特殊的机能，可以钻蚀坚硬的岩石和木材，并生活在自己钻蚀的通道内的动物。如海胆分泌酸类侵蚀坚硬的岩石。船蛆（Teredo navalis）凿木穴居。（4）底埋动物：栖息于水底泥砂中，如寡毛类，水生昆虫幼虫、螺蚌等。（5）水底自游动物：栖息水底表面能移动的动物，如螺类、虾，蟹等及一些鱼类。水体基底的生态意义1.底栖生物如栖息在不适的基质上，生活就要受到抑制并逐渐死亡 。背生摇蚊(Chironomus dorsalis)幼虫在粗砂中死亡率达88%，细砂中为57%，砂泥中为23%，淤泥中仅16%。武昌东湖中铜锈环棱螺在不同底质中的数量(个/m2)为：软泥14.3，腐泥5.9，粘土0.9，砂168.0(陈其羽，1975)。2.必要的附着物或底质有时能刺激动物产卵，缺少这些条件产卵就不能进行甚至使卵巢退化萎缩。比目鱼类终生或在产卵期需要砂底；弹涂鱼类需要石底产卵以便产出的卵附着在石头上；鲑科和鲟科鱼类需要在清净的砂砾上产卵，并把产出的卵埋置于砂窝中；鲤鱼需要在水草上产卵。3.许多底栖动物吞咽泥土，并吸取泥中的有机质为营养，因此底质中的有机质含量和质量也有重要的生态意义。 四、水的运动 -1水的运动方式主要有水流、波浪和涡动混合三类。水的运动首先是对有机体有搬运作用。流速过大甚至自游动物也要被冲走。即使如鲑、鲟等游泳能力很强的动物也难适应5m/s以上的水流，仅在产卵期溯流而上时能克服这样大的水流速度。鲤、鲶、狗鱼等能适应12m/s的流速。鱼类常逆水游泳，能引起鱼反应的最低流速约为210 cm/s，但很多鱼类这一反应值尚未查明。水流对无脊椎动物的分布和行动有更明显的影响，缓慢的水流速度(0.10.5m/s)通常对水生动物无不良的影响，而且有利于它们的扩大分布。水流速度对浮游植物的组成也有明显的影响。在水库中，当流速较强时(5 cm/s以上)硅藻占优势。流速较弱时(4 cm/s以下)蓝藻常占优势。当水流速度超过10 cm/s时，蓝藻在浮游植物中所占比重很低。在流速很大的河流上游，通常只能见到一些底栖动物，这些动物的体型都十分扁平，背面体表坚实，常具有钩、爪、吸盘等附着器官。扁平体型不仅减小对水的阻力，另外水流速度越接近水底越小，因此，这样的体型最不易被水冲走。四、水的运动-2丝状藻类长而细的藻体和水生维管束植物细长柔软而具韧性的茎叶，也是对水流的形态适应。这些植物牢固地固着在水底，顺着水流展开而漂浮颤动在水中，也不易被冲走。适应于减少水的阻力，善游泳的鱼类多呈鱼雷形，尾柄通常较短，皮肤上常有许多腺体可分泌润滑体表的粘液，使体表平滑。 水流改变水体的生活条件，运走代谢产物，使气体、盐类等周期性地得到更新，并使物理化学因素的分布趋于均匀。特别是由于水的密度差和风力相结合产生的垂直环流，使养分从深层升到上层供浮游植物利用，对水体的生物生产过程有极重要的意义。 五、水位 水位的变化主要在小而浅的水体和湖泊沿岸浅水区才对水生生物起直接的影响。例如河流春泛后留下的洼塘、雨水和融雪后形成的水洼，常常排干水的养鱼池等所谓间歇性水体，一般存在的时间不过几周到几个月，要定期或不定期地经过一段干涸时期，这类水体中的生物种类较永久性水体少得多。高等水生植物不繁盛，一般只少量地生长在沿岸边，藻类中以各种鞭毛藻类为主。动物中最有代表性的是真叶足目(丰年虫、蚌壳虫、鲎虫等)和溞 、裸腹溞等甲壳动物，某些螺类也很常见。 间歇性水体的生物的特点： 1)能够在短时期内提供大量的后代；例如，大型氵蚤 和隆线溞在出生后67d就产生第一代，以后每隔23 d产一次，每次平均可产2040个；裸腹溞的繁殖更快，如多刺裸腹溞出生后仅23d即产第一代，以后每天产一次，每次平均1020个。蚌壳虫(原蚌虫、狭蚌虫等)约12周达到性成熟并开始产卵，以后每24 d即产一次，每次产卵数从几十个到1000多个。鲎虫达到性成熟后连续一周内每天产300400个卵。 2)能够在生命的某一阶段渡过干燥期。间歇性水体生物和湖泊沿岸带某些生物，都有很强的抵抗干燥的能力。如前述的孢囊、孢壳、休眠卵等在间歇性水体动物中是很普遍的，这些特殊结构不仅可以抵抗极端的温度，也能忍耐长时期的干燥。有的动物还形成了特殊的适应机制，使所产的卵能忍受干燥并且一次充水不会全部都孵化出来。 六、水体的容积大小 水体容积越大越可能出现大型的生物。比如，体长达30m以上的巨鲸和长达300m的巨藻(Macrocystis pyrifera)仅见于大洋，大型的鲟、鳇鱼类仅见于大江。反之，在小水体生活的有机体则以小型种类居多，如截口土蜗、豆螺、豌豆蚬等小型软体动物大多在小泉、小沟、水洼等地出现。同一种生物生活在大水体的可达到的体形大小通常超过在小水体中的。 七 溶解有机质 水体中的无生命有机质包括腐屑、胶态有机质和溶解有机质三类，淡水中溶解有机质的量通常是浮游植物量的5-10倍。海水中这一比值可达200-300倍。来源1、自生：水体内生物死体的分解，生物代谢产物，含24%粗蛋白。C：N=12：1，水不呈颜色。外来：经流带入，含6%粗蛋白，C：N=45-50：1，水呈褐色。如水生植物分解产物。 溶解有机质生态意义1.作为动物的食物-渗透营养；2.做为藻类营养和分解后提供营养盐：Vb12、N、P等；3.对生物有抑制和毒害作用：小三毛金藻 4.螯合作用改变离子系数和中和重金属毒性5.溶解有机质可作为化学信息，影响水生生物的行为 6.耗氧产毒气：溶解有机质过多，分解时消耗大量氧并产生CO、 H2S、 NH3 、沼气等。