基于EwE模型的三疣梭子蟹、凡纳滨对虾和梭鱼混养系统的能流分析

以三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)、凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)和梭鱼(Liza haematocheli)混养池塘生态系统为研究对象,利用Ecopath with ecosim(EwE)模型软件,构建了由17个生物功能组组成的能量流动模型。研究表明,系统由5个营养级组成,其中第Ⅰ、Ⅱ营养级的能量流通量占系统总能量流通量的比例分别为63.47%和35.39%。系统大部分消费者位于营养级Ⅱ左右,食物链结构多呈"线状"。系统总能量流中碎屑功能组占74.58%,初级生产者占25.42%,其中,碎屑功能组中的人工饵料生物能占系统总能量来源22.31%,在系统总能量流中起重要作用。系统Finn’s循环指数(FCI)为21.24%,连接指数(CI)和系统杂食指数(SOI)分别为0.28和0.06,相对聚合度(A/C)为0.45。从生态营养学效率(EE)值来看,系统对来自碎屑功能组的能量利用率较高,对来自初级生产者微型、微微型浮游植物的能量利用效率较低。大量初级生产者能量未被利用而直接流向碎屑功能组,表明该系统的营养级结构还能进一步优化。建议提高梭鱼的放养密度或引入合适的滤食性生物进行搭配养殖,进一步提高系统的能量利用效率和混合养殖效益。     

1985～1986年长江口生态系统能流网络分析

为构建1985～1986年长江口生态系统的Ecopath模型, 作者根据1985～1986年全年12个航次长江口及邻近海域综合调查数据, 分析此历史时期长江口及邻近海域生态系统的能流结构, 并对生态系统总体特征进行了综合评估。1985～1986年长江口水域生态系统包括16个功能群, 各功能群的营养级在1～4.52, 中上层游泳生物食性鱼类占据最高营养级。各功能群间关系主要由3种途径导致: 控制类型、生态位重叠和营养级联。营养级聚合分析表明, 1985～1986年长江口生态系统能流中牧食食物链占据主导地位, 直接来自初级生产者的占比57%。此历史时期长江口生态系统各营养级平均转化效率为12.4%, 其中来自碎屑的能流转换效率为12.9%, 来自初级生产者的转换效率为12%。生态系统总体特征分析显示, 该历史时期连接指数和系统杂食指数分别为0.471和0.103, 长江口及邻近海域循环指数和平均路径长度分别为9.35%和2.778, 总初级生产量/总呼吸量为1.724。     

基于生态通道模型的长江口及邻近海域生态系统能流动态分析

本文根据2004年长江口及其邻近海域生态调查数据,运用生态通道模型(Ecopath模型)构建生态系统能流网络,分析本区域生态系统营养结构及功能,并与1985—1986年研究数据进行对比,解析两个时期生态系统营养结构与功能的差异。研究结果显示,2004年长江口及其邻近海域生态系统营养级范围为1～4.34,相较于1985—1986年研究结果,底层无脊椎动物食性鱼类和头足类的营养级变动较大。牧食食物链占据主导地位,浮游植物在浮游动物和水母的能量来源中所占比例均在60%以上;碎屑食物链所占能流比为44%。系统总能流为6342.081 t·km–2·a–1。渔获物平均营养级下降,生态营养效率平均值较高,但是碎屑和浮游植物的生态营养效率却明显下降,碎屑趋于累积。生态系统统计量整体显示,长江口及邻近海域生态系统成熟度降低。     

基于Ecopath模型的舟山海域褐菖鲉(Sebastiscus marmoratus)生态容量评估

根据2021年渔业资源调查数据构建了含有23个功能组的舟山海域生态系统Ecopath模型,分析了当前舟山海域生态系统总体特征并估算了褐菖鲉在舟山海域的生态容量。结果表明:舟山海域生态系统营养级范围为1.000 (浮游植物和有机碎屑)～4.277 ( 鳐类),石首鱼科、虾类和 鳐类为舟山海域生态系统中的关键种。碎屑食物链和牧食食物链是舟山海域生态系统主要的食物链。碎屑和浮游植物对食物网的贡献率分别为61.32%和38.69%。始于浮游植物和碎屑的营养传递效率分别是9.34%和10.50%,系统总营养传递效率是9.82%。总初级生产量/总呼吸量为2.26,系统连接指数为0.372,系统杂食性指数为0.222。生态系统总体特征反映了舟山海域生态系统的成熟状态较低,生态系统处于不稳定阶段,容易受到外界环境变化的影响。根据模型估算,当褐菖鲉生物量增加至8.6倍时,褐菖鲉达到生态容量0.007 95 t/km²,此时生态系统仍保持平衡,且生态系统总体特征基本稳定。因此,褐菖鲉在舟山海域尚有较大增殖潜力。     

基于Rpath的崇明岛周边海域生态系统结构和特征研究

本研究根据2020年11月,2021年1月、4月及8月在崇明岛周边海域的渔业调查数据,使用开源程序Rpath构建了包括22个功能群的物质平衡模型,对该海域生态系统结构和特征进行研究。结果表明：崇明岛周边海域生态系统各功能群营养级范围为1～4.32。小型底栖生物的生态转换效率最低（0.01）,说明其到高营养级的能量转换存在瓶颈,是影响该海域底层食物链营养传递效率的关键节点。生态系统总体特征分析表明,该生态系统总规模为2 909.42 t/(km2·a),低于附近海域生态系统规模。浮游植物对生态系统总初级生产力的贡献为60%,是该生态系统的主要营养来源。生态系统总初级生产量/总呼吸量为1.99、系统杂食性指数为0.18,表明生态系统成熟度较低,食物网简单,受干扰后恢复能力较差。模型敏感性分析表明,功能群生物量是影响模型输出准确程度的主要指标。本研究结果可以为该海域生态系统水平的禁捕效果评估工作提供基准参考。     

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。     

草鱼-鲢-鲤混养生态系统的EwE模型分析

采用EwE模型软件,构建了一个具有14个生物功能组的草鱼、鲢和鲤混养生态系统EwE模型,对草鱼、鲢和鲤混养生态系统的结构和功能进行综合量化分析。研究表明,草鱼、鲢和鲤混养生态系统主要由3个营养级构成。从营养物质流量看,营养级Ⅰ流量最大,占系统总流量(TST)的56.90%;营养级Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的流量随营养级的增加而递减,分别占总流量的34.45%、8.20%、0.44%和0.003%。食物网和营养级之间营养流动分析表明,系统营养流通的主要途径为从浮游植物开始的牧食链、从碎屑开始的腐食链和从饲料开始的饲料链。从生态营养学效率(EE值)看,除螺类的EE值为零外,大部分功能组的EE值都较高,表明系统中大部分功能组都得到了较好的利用。碎屑在草鱼、鲢和鲤混养生态系统中具有十分重要的作用,其主要来源是细菌、原生动物和浮游植物,且碎屑的EE值较高(水中为0.903,底泥为0.551),表明大部分碎屑重新进入食物链循环,碎屑得到了再利用。研究结果表明,草鱼、鲢和鲤混养的模式可以进一步优化,建议增加放养鱼类的密度,同时引进一些其他鱼类(如青鱼和鳙鱼),以提高系统的综合效益。     

基于Ecopath模型的孟加拉国孟加拉湾海域营养结构和能量流动分析

依据现有研究提供的信息,在孟加拉国孟加拉湾（BoB）新划定的超过90 000 km²的海域基于Ecopath方法利用2016年7月至2017年6月的数据构建了该生态系统的营养通道模型。对食物网中营养级从1（主要生产者和碎屑）到3.45（鲨鱼）的各功能群之间的营养相互作用进行评估,所研究的共19个功能群被认为代表了其中所有的营养级。大多数消费者的生态营养转换效率（EE）超过0.80;表明这是一个被高度利用的生态系统,并且从低营养级到高营养级有较高的能量转换效率。此外,整个生态系统的净效率（0.0018）和能量转换效率（11.12%）标志着当前这一"正在发展中的生态系统"已趋向成熟。生态系统的冗余度（64.6）和聚合度（35.4）也表明了这一生态系统的稳定性。因此,本研究认为这一海域具有显著的后备力量面对压力情况并有能力快速恢复到初始状态。     

基于LIM-MCMC模型研究江苏近海北部海域食物网能量流动特征

食物网结构特征和能量流动的研究,对于维持海洋生态系统结构和功能的稳定具有重要意义,有助于深入理解海洋生态系统的复杂过程。本研究基于2019−2021年在江苏近海北部海域开展的季节性渔业资源底拖网调查数据,通过构建基于蒙特卡罗马尔科夫链算法的逆线性模型（Linear Inverse Models using a Monte Carlo Method Coupled with Markov Chain, LIM-MCMC）,结合生态网络分析（Ecological Network Analysis,ENA）的方法,分析了该海域生态系统状态和食物网能量流动特征,旨在为江苏近海北部海域食物网营养动力学研究提供参考依据。结果表明,该海域生态系统共包含299条能量流动路径,能量流动分布整体呈典型的金字塔结构,各功能群呼吸消耗和流入有机碎屑的能量保持同步性。通过与其他海域比较发现,江苏近海北部海域生态系统的连接指数（Connectance,C）和系统杂食指数（System Omnivory Index,SOI）分别为0.40和0.22,处于较高水平,表明该生态系统不同营养级间的营养联系较为紧密,食物网结构相对复杂,能够在较大程度上抵御外界扰动。总初级生产力/总呼吸（Total Primary Production/Total Respiration,TPP/TR）和Finn’s循环指数（Finn’s Cycling Index,FCI）分别为1.05和5.76%,表明该生态系统对能量利用效率较高。此外,约束效率（Constraint Efficiency,CE）、发展程度（Extent of Development,AC）、协同效应指数（Synergism Index,b/c）和主导间接效应（Dominance Indirect Effects,i/d）也表明该生态系统具有较高的系统发展程度、再生潜力和系统发展空间。本研究将有助于为江苏近海北部海域生态系统的修复和渔业资源的可持续利用提供理论基础,为实施基于生态系统的渔业管理提供科学依据。     

基于Ecopath模型的七连屿礁栖性生物的生态承载力分析

生态承载力评估是开展生物资源增殖放流, 维持珊瑚礁生态系统健康的基础和前提。本文基于2019年渔业资源和生态环境的综合调查数据, 构建了七连屿珊瑚礁海域生态系统的生态通道(Ecopath)模型, 分析和探讨了相关功能组增殖放流的生态承载力。结果显示, 七连屿珊瑚礁海域生态系统各功能群营养级范围为1.00~3.81; 生态系统的总能量转化效率为13.45%; 生态系统以牧食食物链占据主导地位, 直接来源于初级生产者的能流占比为57%。系统总初级生产量/总呼吸量为2.54; 总初级生产量/总生物量为19.07; 系统连接指数和系统杂食性指数分别为0.36和0.22, 表明当前七连屿珊瑚礁海域生态系统的成熟度和稳定性偏低, 系统对于外界的干扰抵抗能力较弱。在未改变七连屿珊瑚礁生态系统结构和功能的前提下, 各功能组中珊瑚、双壳类和植食性鱼类的生态承载力分别为25.09~53.77t•km^-2、2.55~39.95t•km^-2和4.89~17.94t•km^-2, 因此仍具有较大的增殖空间。珊瑚礁鱼类群落的最大生态承载力同珊瑚礁无脊椎动物群落的增殖密切相关, 在未来的珊瑚礁渔业管理中应从生态系统整体结构的角度综合考虑增殖放流的方法设计。