大莲湖生态系统Ecopath模型构建及特征分析_林鹏.pdf

2 0 2 3年1月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y第2 5卷 第2期收稿日期:2 0 2 2-1 2-0 1作者简介:林 鹏(1 9 9 6-),男,助理工程师,研究方向为生态学模型。大大莲莲湖湖生生态态系系统统EE cc oo pp aa tt hh模模型型构构建建及及特特征征分分析析林 鹏(上海勘测设计研究院有限公司,上海2 0 0 1 2 6)摘要:以大莲湖生态系统为研究对象,将生物分为翘嘴红鲌、红鳍鲌、鲫等2 5个功能组,运用E c o p a t hw i t hE c o s i m(EWE)软件,构建了大莲湖生态系统的E c o p a t h模型。研究结果表明:大莲湖生态系统种营养级最高的生物为翘嘴红鲌、蒙古红鲌,有效营养级3.3 6。系统的总能量转换效率为8.7 4%,能流主要在营养级到之间流动,转化效率最高发生在第和第营养级之间(1 5.0%)。生态系统总体特征参数连接指数(C I)和系统杂食性指数(S O I)分别为0.3 3和0.1 3,F i n n s循环指数(F C I)和F i n n s循环平均能流路径长度(F C L)1 4.1 7%和3.1 8。总体来看,大莲湖生态系统受渔业养殖影响,生态系统较脆弱,为此,提出了建议:适当控制养殖强度,以维护大莲湖湖泊生态系统稳定。关键词:大莲湖;E c o p a t h模型能量流动;营养结构中图分类号:Q 9 5 8 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 4-9 9 4 4(2 0 2 3)0 2-0 0 4 0-0 7C o n s t r u c t i o no fE c o p a t hM o d e l a n dC h a r a c t e r i s t i c sA n a l y s i so f t h eE c o s y s t e mo fD a l i a nL a k eL i nP e n g(S h a n g h a i I n v e s t i g a t i o n,D e s i g n&R e s e a r c hI n s t i t u t eC o.,L t d,S h a n g h a i2 0 0 1 2 6,C h i n a)A b s t r a c t:T a k i n gt h ee c o s y s t e mi nD a l i a n h uL a k ea st h er e s e a r c ho b j e c t,t h eo r g a n i s m sw e r ed i v i d e di n t o2 5f u n c t i o n a l g r o u p s,i n c l u d i n gE r y t h r o c u l t e r i l i s h a e f o r m i s,C u l t e r e r y t h r o p t e r u sa n dC a r a s s i u sa u r a t u s.T h eE c o p a t hw i t hE c o s i m(EWE)s o f t w a r ew a su s e dt ob u i l dt h eE c o p a t hm o d e lo ft h ee c o s y s t e mo fD a l i a n h uL a k e.T h er e s e a r c hs h o w s t h a t t h eh i g h e s t t r o p h i c l e v e l o r g a n i s m s i nt h eD a l i a nL a k ee c o s y s t e mi sE r y t h r o c-u l t e r i l i s h a e f o r m i s,w i t ha ne f f e c t i v e t r o p h i c l e v e l o f 3.3 6.T h e t o t a l e n e r g yT r a n s f e re f f i c i e n c i e s i s8.7 4%.T h ee n e r g yf l o wm a i n l yf l o w sb e t w e e nt r o p h i cl e v e l sIa n dI V,a n dt h eh i g h e s tc o n v e r s i o ne f f i c i e n c yo c c u r sb e t w e e nt r o p h i cl e v e l sI Va n dV(1 5.0%).T h eC o n n e c t a n c eI n d e x(C I)a n dt h eS y s t e m Om n i v o r yI n d e x(S O I)w e r e0.3 3a n d0.1 3,a n dt h eF i n n sc y c l e i n d e x(F C I)a n dF i n n sm e a np a t hl e n g t h(F C L)w e r e1 4.1 7%a n d3.1 8.I ng e n e r a l,t h e e c o s y s t e mo f t h eD a l i a n h uL a k e i s v u l n e r a b l ed u e t o t h e i m p a c t o f a q u a c u l t u r e.I t i ss u g g e s t e dt op r o p e r l yc o n t r o lt h ea q u a c u l t u r ei n t e n s i t yt o m a i n t a i nt h es t a b i l i t yo ft h ee c o s y s t e mi nD a l i a n h uL a k e.K e yw o r d s:D a l i a n h uL a k e;E c o p a t hm o d e l;e n e r g yf l o w;t r o p h i cs t r u c t u r e s1 引言大莲湖位于上海市青浦区西部,是连接淀山湖和太浦河的重要水道,也是上海重要的淡水鱼类养殖基地。为了保护大莲湖水生态环境,众多学者对大莲湖动植物、水环境等方面开展了研究。朱浩等1在2 0 1 8年15月份对大莲湖湿地修复区的浮游植物群落结构进行调查研究,共鉴定出2 8种浮游植物,隶属5门2 5属。刘兴国等2根据2 0 0 9年71 0月份采样结果,采用浮游动物、底栖动物污染生物学指数方法分析大莲湖水源地不同区域的污染状况,运用成分分析法综合分析大莲湖水源地的污染特点。岳峰等3于2 0 0 9年45月份共3个时间段对大莲湖的鱼类群落特征及其多样性组成进行了调查,共收集鱼类样本2 4 0 6 1尾,隶属1 1科1 7属2 2种。吴迪等4从2 0 0 82 0 1 0年跟踪调查了土地利用方式、鸟类群落、两栖爬行类、水质等多类指标来对上海青浦大莲湖湿地修复示范工程进行评估,共发现1 1种鸟类,两栖爬行类6科1 2种。此 外,还 有 较 多 学 者 在 水 质 分 析 评价58、浮游动植物91 1、鱼类1 2、鸟类1 3、沉积物1 404DOI:10.16663/ki.lskj.2023.02.016 林 鹏:大莲湖生态系统E c o p a t h模型构建及特征分析生态文明建设:自然与生态等方面进行了相关研究。近年来大莲湖每年投入大量的翘嘴红鲌、蒙古红鲌等鱼类鱼苗,渔业资源开发强度不断增大,但目前对湖泊生态系统的研究尚不足,难以支撑大莲湖生态系统保护和渔业开发需求。本文基于大莲湖生态系统调查结果构建了大莲湖生态系统的E c o p a t h模型,研究大莲湖生态系统特征,为大莲湖渔业养殖和生态系统保护提供依据。2 材料与方法2.1 研究材料于2 0 2 2年8月对大莲湖生态系统进行采样调查,共设置1 0处采样点,采样点见图1。鱼类采用流刺网(1 0 0m2m)和地笼(1 0m3 1c m2 5c m)进行采样和统计,底栖动物取湖底1/1 6m2面积进行采样和统计。浮游动植物分别统计生物量密度(m g/L),再根据平均水深换算得到生物量。图1 大莲湖采样点分布根据调查结果,大莲湖生态系统包括翘嘴红鲌、蒙古红鲌等鱼类共2 3种,包括大沼螺、河蚬、绒铗长足摇蚊等底栖动物共1 6种,萼花臂尾轮虫、裂足臂尾轮虫、广布近邻水蚤等浮游动物共3 0种,弯曲栅藻、顶锥十字藻、小空星藻等藻类共3 0种。2.2 模型构建2.2.1 功能组设置根据采样结果,大莲湖生态系统鱼类种类较多。将翘嘴红鲌、蒙古红鲌归为一组,棒花鱼、麦穗鱼、似鳊、归为一组,斑条鱊、大鳍鱊、彩副鱊归为一组,高体鳑鲏、中华鳑鲏、鳑鲏归为一组,其余每种鱼类设置功能组。底栖动物设置螺蚬蚌和摇蚊两组功能组。浮游动物设置轮虫、枝角类、桡足类三组功能组。浮游植物设置蓝藻、绿藻、硅藻和其它藻类四组功能组。功能组划分结果见表1。2.2.2 基本参数设置(1)生物量B。首先计算每个采样点各功能组的生物量,然后取平均值得到全湖生物量。碎屑的生物量参考经验公式计算1 5:l gD=-2.4 1+0.9 5 4 l gP P+0.8 6 3 1 l gE其中D是碎屑生物量(g C/m2),P P是年平均初级生产力(g C/m2a),E是真光层平均深度(m)。年平均初级生产力和真光层深度取值参考元荡湖的研究成果1 6。(2)P/B和Q/B。鱼类的P/B和Q/B的取值结合f i s h b a s e.o r g和相关文献,浮游动物、底栖动物的P/B和Q/B取值及浮游植物P/B的取值主要参考相关文献1 71 9。(3)D C s。功能组的饮食结构D C s参考相关文献1 71 9。对于文献中难以查找到P/B和Q/B取值的功能组,通过查询其生活习性,结合生态系统调查结果的生物种类和数量,估计其饮食结构,并在模型调试时进行调整。(4)L a n d i n g s。鱼类上岸量通过走访调查进行估算。2.2.3 模型调试E c o p a t h模型建立在质量平衡的基础上,所以每个功能组的物质和能量流动必须平衡。通过模型调试使得每个功能组0E E1,质量平衡后的参数见表1、表2、表3。表1 大莲湖生态系统E c o p a t h模型基本参数序号功能组B(t/(k m2a)P/BQ/BE EU C1棒花鱼等0.0 1 2 54.7 01 5.0 00.9 60.32鱊属0.0 0 3 54.4 02 0.5 70.9 30.23鳑鲏属0.0 2 3 44.2 02 1.7 00.9 40.24红鳍鲌0.1 9 0 71.1 81 0.0 00.7 00.25翘嘴红鲌0.3 7 2 01.9 28.5 00.8 80.26鲫0.6 6 6 54.2 03 1.0 00.9 70.37刺鳅0.0 0 0 31.1 21 4.4 00.6 70.28乌鳢0.0 0 0 80.2 02.3 00.9 50.29沙塘鳢0.0 0 0 22.0 21 5.7 00.6 60.21 0鰕虎鱼0.0 0 1 01.3 33 4.7 00.8 10.21 1黄颡鱼0.2 0 4 04.0 01 0.0 00.1 20.31 2鲢0.1 5 6 61.5 09.0 00.7 60.4 11 3鲻0.1 2 9 92.1 51 2.2 80.9 70.214 2 0 2 3年1月绿 色 科 技(J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea