应用氮稳定同位素技术对雷州湾海域主要鱼类营养级的研究

1引言海洋食物网是维系海洋生态系统发展的基础,也是海洋生态学基础理论研究的主要内容之一。海洋食物网研究是通过对多种海洋鱼类食物关系的综合分析,了解其种间关系,阐明营养级的能流途径,可为海洋生态系统修复、改善海洋生态环境、保护海洋生物多样性和进一步合理开发利用海洋生物资源提供科学依据。     

海洋生态系统内在价值评估方法初探——以厦门湾为例

海洋和海岸带生态系统价值的科学评估对海洋与海岸带开发决策起着重要的支撑作用.目前盛行的生态系统服务价值评估是从生态系统对人类的效用的角度衡量生态系统的价值,而缺乏从生态系统自身的角度进行客观评估.首先分析了生态系统内在价值的内涵,提出基于能值和ecoexergy两种系统生态学方法的价值评估框架,建立了一套海洋生态系统内在价值较为有效的评估方法.该框架先通过能值计算将生态系统的生物成分、非生物成分及物种多样性转换为能值货币价值,再通过eco-exergy来体现生态系统的结构与功能过程,并转换为eco-exergy货币价值.最后将该评估框架应用于厦门湾海洋生态系统内在价值的评估.结果显示,2010年厦门湾海洋生态系统的本底内在价值为1.16×10^11CNY,全年创造内在价值为9.24×10^10CNY,总计2.09×10^11CNY,远高于生态系统服务价值7.27×10^9CNY和厦门海洋产业GDP 2.47×10^10CNY.     

An evaluation of underlying mechanisms for “fishing down marine food webs”

自1998年“捕捞降低海洋食物网”概念首次提出以来,渔获物平均营养级（Mean trophic level of fisheries landings,MTL）广泛用于评估捕捞活动对生态系统完整性的影响,并指导管理机构的政策制定。近年来研究表明,掌握MTL的潜在变化机制对于以MTL作为渔业可持续性指标至关重要。根据联合国粮农组织FAO提供的渔获统计数据,结合Fishbase提供的相关鱼种营养级,本文探讨了全球三大洋14个FAO渔区MTL的变化趋势,并进一步分析不同MTL变化趋势下高营养级鱼种和低营养级鱼种渔获量的变动情况。研究表明, MTL呈上升和回升状态均可能伴随着低营养级鱼种渔获量的下降。此外,通过观察营养级高于3.25鱼种的MTL以区分“捕捞降低海洋食物网”和“捕捞沿着海洋食物网”现象需考虑生态系统的群落结构和开发历程。利用渔获物平均营养级评价渔业可持续性必须综合考虑高营养级和低营养级鱼种,以及群落结构和开发历程的掩盖效应。     

热带典型珊瑚岛礁海洋牧场花刺参底播增殖容量及其生态效应预测

为改善热带珊瑚岛礁型海洋牧场的珊瑚礁生境,实现生物资源的养护和渔业资源的产出功能,在对海参等高值经济种开展底播增殖前,科学评估其生态容量是防止引发海洋牧场生态风险的重要保证。运用生态系统模型法评估了三亚蜈支洲岛热带珊瑚岛礁海洋牧场花刺参(Stichopus monotuberculatus)的底播增殖容量。根据2020~2021年蜈支洲岛海洋牧场近岛区渔业资源调查与环境因子数据,运用Ecopath with Ecosim 6.6软件构建了该海域的生态系统营养通道模型。研究表明:生态系统各功能组营养级范围介于1~3.52,系统的食物网结构以牧食食物链为主,总能流中有43%的能量来源于碎屑功能组,其在系统总能流中有重要地位。系统的总平均能量传递效率为9.353%,略低于林德曼能量传递效率(10%)。总初级生产量/总呼吸量为3.726,总初级生产量/总生物量为28.834,系统连接指数为0.256,杂食性指数为0.120,系统Finn''s循环指数和平均路径长度分别为2.485%和2.379,表明近岛区生态系统食物网结构较为简单,且系统稳定性和成熟度偏低,易受外界干扰。根据模型评估的花刺参增殖生态容量为110.21 t/km²,是现存量的206 倍,有较大增殖空间,并且达到生态容量后碎屑组的能量再循环利用效率将显著增加,营养级结构能得到进一步优化,系统稳定性及成熟度将有所提高。基于研究结果,可适当采捕与花刺参生态位相近的生物,同时增殖放流其他处于不同营养层次的经济种,从而减少种间竞争,有效利用系统冗余能量,进而扩大花刺参的生态容量,实现海洋牧场的健康可持续发展。     

Ecopath模型在我国不同生态系统的文献计量学分析（英文）

Ecopath模型是生态研究领域一个重要的评价模型,目前主要在不同水域生态系统中食物网结构、物质循环与能量流动、环境容量等方面的应用研究。笔者综述了海洋、湖泊、水库等生态系统中Ecopath模型的相关评价指标,包括生态营养转化效率(EE)、生态系统特征指数、生态位重叠和营养级能流特征等;并归纳总结了该模型的应用范围,通过比较分析文献数据,阐述Ecopath模型在海洋生态系统中评价与应用的现实意义,为今后开展内陆生态系统的科学管理提供技术支撑。     

溢油对海洋生态系统内在价值损害的评估——以“塔斯曼海”轮溢油事故为例

作者籍以能值和生态炯分析,将海洋生态内在价值补充到溢油损害评估中,并以"塔斯曼海"轮溢油事故为例,分析了生态系统内在价值损害评估的特点。结果表明溢油生态内在价值损害大于对生态服务价值的损害,前者是后者的6.9倍;能值变化反映对资本积累的损害,生态炯更突出了溢油对初级生产力的生态系统的影响。本评价是现有溢油损害评价的补充,可为彻底、有效环境治理、生态修复提供保障,对海洋开发管理决策和公众环保意识的提高将有积极的影响。     

长江口鱼类食物网与营养结构的研究

鱼类食物网是海洋生态系统中物质循环与能量流动的重要途径,营养结构则是表明能量流动过程中不同消费者的营养水平以及消费者之间的营养关系,二者对研究海洋生态系统中鱼类捕食与被捕食、种间竞争、种群调节以及数量变动等都具有重要意义。但国内、外关于长江口鱼类食物网及营养结构的研究尚未见详细报道。 为探讨三峡工程对河口生态系统的影响,中国科学院海洋研究所于1985年9月至1986年8月对长江口及邻近海域进行了周年综合性本底调查,并对长江口鱼类食物类型作了简单的描述(刘瑞玉、罗秉征等,1987),本文根据以上资料对长江口60种主要鱼类的食物组成、摄食生态类型、食物网与营养结构进行了分析,以期为研究长江口生态系统的功能、生物生产过程以及合理开发利用长江口渔业资源提供科学依据。     

海洋浮游微食物网结构及其影响因素

微食物环是海洋生态系统中重要的物质和能量过程,是传统食物链的有效补充。微食物环研究是当前海洋生态学研究的热点之一,但对其结构的系统研究较少,海洋微食物网结构在2000年才被Garrison提出。尽管微食物网各个类群的丰度在不同海洋环境中有相对变化,但是这些变化都处于一定的范围之内,其丰度结构约为纤毛虫10 cell ml-1、鞭毛虫103 cell ml-1、微微型真核浮游生物104 cell ml-1、蓝细菌104-5 cell ml-1、异养细菌106 cell ml-1、病毒107 particle ml-1。海洋浮游食物链中捕食者和饵料生物粒径的最佳比值为10:1,实际研究中该比值会略低,例如纤毛虫与其饵料的粒径比值为8:1,鞭毛虫为3:1。Pico和Nano浮游植物的丰度比（Pico:Nano）是研究微食物网结构的指数之一,该指数具有不受研究尺度影响的优点,可用于研究区域性和全球性微食物网结构。近年来,学者们从多角度对海洋微食物网的结构开展了研究,不同海区微食物网各类群丰度、生物量的时间和空间变化研究有很多报道,微食物网的结构可受空间、季节、摄食、营养盐等多种因素影响。在对不同空间微食物网的研究中,学者往往研究不同物理性质的水团中各类群生物丰度的不同,以此来表征微食物网结构的不同;同一海区微食物网结构的季节变化也是使用各个类群丰度和生物量的变化来表示,该变化主要受水文环境因素影响。摄食者对微食物网各类生物的影响通过三种途径：1. 中型浮游动物摄食;2. 中型浮游动物摄食微型浮游动物,通过营养级级联效应影响低营养级生物;3. 中型浮游动物通过释放溶解有机物、营养盐影响细菌和低营养级生物。浮游植物通过产生化感物质和溶解有机物影响微食物网结构,而营养盐的浓度及变化则可以对微食物网产生直接或间接影响。     

青草沙水库立体复合生态操纵池塘水生动植物的同位素特征

研究生物操纵过程中各种食物链级的生物的作用和营养地位,采用碳氮稳定同位素的方法,研究了青草沙实证基地生态操纵池塘生态修复过程中主要种类的稳定同位素特征。青草沙实证基地生态操纵池塘人工投了多种鱼类,加上自然恢复种类,最终重建实证基地池塘中的生态系统,恢复其强大的自净能力。青草沙实证基地中,δ13 C值范围在(-21.51~-13.60);δ15 N值范围在(1.77~9.38);营养位置范围在(1~3.24)。油餐、红鳍鲌、鰕虎鱼3个物种的生态位比较接近,它们之间的营养冗余较小。实证基地池塘的生物多样性比较低,构建而成的食物网简单。通过营养级构建出的能量金字塔中,消费者营养级别最低的是底栖软体动物、甲壳动物,然后是草食性鱼类,最后是肉食性或杂食性鱼类,它们占据食物网的最顶层。这种立体复合生态操纵技术可以有效进行生态系统恢复及重建,在大型湖泊及水库的富营养化治理中起到越来越重要的作用。碳氮稳定同位素的含量可以用来研究生态系统的营养结构。通过营养级构建出的能量金字塔在人工控制的简单生态系统中具有一定的参考价值。     

基于能值分析的江苏省绿色海洋经济可持续发展研究

随着海洋经济的迅速发展,开发利用海洋资源与保护生态环境之间的矛盾日益突出,因此,评估绿色海洋经济可持续发展的态势对促进海洋经济和生态环境的协调发展意义深远。本文以江苏省为研究区,利用能值分析理论和方法,将海洋经济系统内可更新资源、不可更新资源、货币流、废物流等各类要素,通过能值转换率转换为统一标准的太阳能值,采用海域能值-货币比率、人均海域能值使用量、能值可持续发展指数、绿色海洋生产总值(绿色GOP)等指标,测度了2011—2015年江苏省绿色海洋经济可持续发展水平,旨在推进海洋经济可持续发展研究方法的应用,为江苏省海洋经济系统的综合评价及可持续发展管理提供科学依据。研究表明:(1)2011—2015年,江苏省绿色GOP持续增长,占传统GOP的比重从74.8%升至77.8%,表明江苏省在海洋经济快速增长的过程中,没有忽视对海洋资源和生态环境的保护。(2)江苏省绿色海洋经济可持续发展处于不稳定的状态:2011年可持续发展指数为12.77,2012—2015年可持续发展指数在6.87～9.70之间波动,表明江苏省海洋经济系统从经济不发达以及对海洋资源的开发利用程度不足,逐步过渡到海洋经济富有活力,发展效益好,可持续性强。     

Food web structure of the coastal area adjacent to the Tagus estuary revealed by stable isotope analysis

The identification of energy sources, pathways and trophic linkages among organisms is crucial for the understanding of food web dynamics. Stable isotopes were used to identify the trophic level of food web components and track the incorporation of organic matter of different origins in the coastal ecosystem adjacent to the Tagus estuary. It was shown that the river Tagus is a major source of organic carbon to this system. Also, the wide difference in δ¹³C among the primary consumers allowed the identification of the pelagic and the benthic energy pathways. The maximum trophic level observed was 2.4 for Sepia officinalis. This value is indicative of a short food web. It was concluded that the diet of the upper trophic level species relies directly on the lower food web levels to a considerable extent, instead of relying mostly on intermediate trophic level species. Moreover, the δ¹⁵N values of primary consumers were very close to that of particulate organic matter, probably due to poorly known processes occurring at the basis of the food web. This lowers the trophic length of the whole food web. Reliance on benthic affinity prey was high for all upper trophic level secondary consumers.     

Towards end-to-end models for investigating the effects of climate and fishing in marine ecosystems

End-to-end models that represent ecosystem components from primary producers to top predators, linked through trophic interactions and affected by the abiotic environment, are expected to provide valuable tools for assessing the effects of climate change and fishing on ecosystem dynamics. Here, we review the main process-based approaches used for marine ecosystem modelling, focusing on the extent of the food web modelled, the forcing factors considered, the trophic processes represented, as well as the potential use and further development of the models. We consider models of a subset of the food web, models which represent the first attempts to couple low and high trophic levels, integrated models of the whole ecosystem, and size spectrum models. Comparisons within and among these groups of models highlight the preferential use of functional groups at low trophic levels and species at higher trophic levels and the different ways in which the models account for abiotic processes. The model comparisons also highlight the importance of choosing an appropriate spatial dimension for representing organism dynamics. Many of the reviewed models could be extended by adding components and by ensuring that the full life cycles of species components are represented, but end-to-end models should provide full coverage of ecosystem components, the integration of physical and biological processes at different scales and two-way interactions between ecosystem components. We suggest that this is best achieved by coupling models, but there are very few existing cases where the coupling supports true two-way interaction. The advantages of coupling models are that the extent of discretization and representation can be targeted to the part of the food web being considered, making their development time- and cost-effective. Processes such as predation can be coupled to allow the propagation of forcing factors effects up and down the food web. However, there needs to be a stronger focus on enabling two-way interaction, carefully selecting the key functional groups and species, reconciling different time and space scales and the methods of converting between energy, nutrients and mass.     

Quantitative model of trophic interactions in Beibu Gulf ecosystem in the northern South China Sea

1IntroductionThe Beibu Gulf is a natural semiclosed conti-nental sea of the South China Sea,which is situatedat17°00′~21°45′N,105°40′~110°10′E,and sur-rounded by China and Vietnam(see Fig.1).It hasa subtropic monsoon climate with an average winter     

Trophic network model of the Northern Adriatic Sea: Analysis of an exploited and eutrophic ecosystem

A quantitative model of the trophic network of Northern Adriatic Sea marine ecosystem during the 1990s has been constructed, with the goal of analysing its trophic structure, identifying the key trophic groups and assessing the anthropogenic impacts on the ecosystem using the Ecopath modelling protocol. The Northern Adriatic Sea is an eutrophic, shallow basin, and one of the most heavily fished areas in the Mediterranean Sea. The network aggregation into discrete trophic levels sensu Lindeman shows that low trophic levels dominate biomass and energy flows, with 40% of the total system throughput flowing out from trophic level 2. Instead, upper trophic levels appear bottom-up controlled, highly depleted and not exerting any control on the trophic network, as shown by mixed trophic impact-based analyses. Microbial loop is comparable to grazing with respect to the magnitude of flows involved, as 66% of the trophic network flows originate from detritus, which is mainly consumed by bacteria. Key trophic groups are plankton groups, macro-crustaceans and detritus, and other r-selected organisms like squids and small pelagics, which have a great influence on the ecosystem. In particular, zooplankton acts as a bottleneck for energy flows, limiting the energy from the low trophic levels effectively reaching the upper food web. The high pelagic production caused by eutrophication sustains high fishery landings and impressive discard quantities, as well as the benthic compartment. Overall, the ecosystem appears quite productive and in a stressed and developmental status. Model results and comparisons with few existing historical data suggest that the low maturity and stressed state of the Northern Adriatic Sea are not only due to natural characteristics, but mainly to anthropogenic pressures.     

脂肪酸标志物在海洋生态系统营养关系研究中的应用

脂肪酸在食物链传递过程中相对保守,可以作为标志物示踪研究海洋生物间的营养关系.脂肪酸标志物属于营养学标志物的一种,是海洋生态系统营养关系研究中很有发展前景的分析方法之一.总结概括了目前国际上应用较广泛的脂肪酸标志及脂肪酸标志体系的建立过程、近年来脂肪酸标志物在海洋生态系统营养关系研究中的应用领域,展望了脂肪酸标志法的应...     

海洋大型底栖动物群落次级生产力估算模型研究进展及应用评价

大型底栖动物是海洋生态系统的重要组成部分,在生态系统物流和能流中占有重要地位。定量估算海洋大型底栖动物次级生产力在其功能研究中具有重要意义。本文综述了海洋大型底栖动物次级生产力估算模型研究的3个阶段:起步阶段(1979-1990)、发展与完善(1990-2001)、成熟并广泛应用(2001-至今)。国内关于海洋大型底栖动物次级生产力估算基本都采用Brey(1990)经验公式,采用经验公式的方式可分为3类:逐种计算、按站位计算和按类群计算,逐种和按类群计算最符合Brey(1990)给出的参考步骤。不同方法估算同一海域次级生产力结果不同,同一估算方法估算不同生境不同群落次级生产力结果偏差也不同。今后的工作应注重种群次级生产力研究,积累大量基础数据,以便建立适宜我国特定海域的大型底栖动物次级生产力估算模型。