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1、第三章海洋非生物生态因子及其生态作用Boyd 模式DOt = DOduskDOdf-DOf-DOm-DOp式中：DOt 为天黑 t 小时后的溶氧。DOdusk 为黄昏时的 DO；DOdf 为扩 散引起的 DO 得失；DOf 为鱼呼吸耗氧；DOm 为底泥呼吸耗氧；DOp 为浮游生物群落呼吸耗氧。这一模式成功地预测了沟鲶池塘夜间 DO 的变化，Boyd 将模式的成功归因于浮游生物群落呼吸在DO 消耗中占相当大的比例，而计算浮游生物呼吸的方法是准确可靠的，各耗氧组分在夜 间 DO 降低中所占比例为：DOp82，DOf 9， DOm5， DOdf 4。 Boyd 模式比较全面地反映了影响夜 间 DO
2、变化的各个因素，如果能够估算出各组分的量 值， 应该可以准确地预测池塘黎明的 DO 值。然而，逐项求解各项呼吸组分耗氧量的过程相当复杂，非专业人员很难掌握。 Olah 模式和 WPRD 模式则提供了计算池塘夜间溶氧变化率的近似方法。 这两种模式均可划分为呼吸组分和扩散组分，它们 的区别在于对全池呼吸组分的计算方法不同。在 Olah 模式中，全池呼吸率仅与 DO 水平有关，而在 WPRD 模式中，全池呼吸率与水温有关。 WPRD 模型 WPRD 模型（全池呼吸一扩散模型）：d(DO)/dt = CekT + KL/PD(SAT(T,S) DO); KL = 0.0036(8.43W0.5 3.6
3、7W + 0.43W2)式中:C 为呼吸系数（mgO2Lh）；k 为呼吸随水温的瞬时增长率（-1）。其中 k 由恒温下所作的室内呼吸试验得出其估计值为 0.0542。呼吸系数 C 的估计通过计算平均呼吸率(r）和平均温度而求得。 Olah 模式d(DO)/dt = -R(DO) + KL/PD(SAT(T,S) DO)式中: R 为 Olah 呼吸系数(h-1); d(DO)/dt 为池塘溶氧量随时间的变化率（mgO2/L.h）；KL 为氧气运输系数（m/h）；PD 为平均池塘深度（m）；S 为盐度（g/kg）；AST(T,S)为在水温为 T、盐度为 S 时的饱和溶氧量（mgO2/L）。将 O
4、lah 模型拟合黄昏及黄昏后 3h DO 观测值，可以估计出 Olah 呼吸系数 R。 评述：为查明究竟哪种计算方法更为准确，Madenjian监测了海水虾（Panaeus vannamei 和 P. monodon）池夜间的 DO、水温和风速， 实验结果表明, Olah 模式经常偏离观测值，而 WPRD 模式更接近 观测值。因此，夜间池塘系 统的呼吸率与水温相关性更 强一些。将全池呼吸率作为一个整体的处理方式是粗糙的。然而，目前尚未找到一种计算浮游生物呼吸的准确而简便的方法，也未找到计算 “底泥”呼吸的可靠而简单的方法。直接 计算全池呼吸率是 预测溶氧变化率的捷径。 已有的预报黎明 DO 的
5、方法都是在一定的实验条件下研制出来，经实验证 明在一定范 围内是有效的。由于地理条件、天气状况、池塘情况、养殖类型千差万别，并非所有的 预报方法都能普遍适用。在使用这些方法时应该因地制宜，将已有的成果 结合具体实际，经过适当的修改和 验证之后求出切 实可行的预报方法。 越冬池冰下氧气平衡模式雷衍之，1986。越冬池冰下生物增氧的一个氧气平衡模式。水生生物学报， 10（3）：209216。O=P+W 冰+W 补-Rf-Rw-R 底-W 渗三.呼吸强度与呼吸系数一般以有机体单位体重在单位时间内的耗氧量称为耗氧率。耗氧率代表有机体的呼吸强度，亦即其代谢强度。有机体呼吸 时排出的二氧化碳量和所消耗的氧
6、气量之比，称为呼吸系数（呼吸 熵 ，RQ)：RQ= CO2/ O2当脂肪完全氧化时，呼吸系数 为 0.71，蛋白 质为0.81，糖 类为 1.00。但有机体 进行呼吸 时，不会单独氧化糖类、脂肪或蛋白 质一种，而是几种同时被氧化，因此呼吸系数一般在 0.711.00 之间。但是当进行一定程度的嫌气性呼吸时，呼吸系数可能大于 1。呼吸系数在一定程度上反映了代谢的质量。呼吸强度因有机体本身的状况(内因 )和外界条件(外因)而变化，内因包括物种属性、年龄和体重、 发育期、性别和生理状况等，外因包括水中溶氧量、水温、盐 度、 盐类 成分、pH、水流和水质状况、光照、单个或集群等。1.内因：不同种类生物
7、，其呼吸 强度是不同的，同一种生物的呼吸强度也因种种因素而改变。一般说来，形体越小，呼吸强 度越大，因 为有机体的代 谢强度是和身体的表面积成正比的。 饱食状 态较之饥饿状态呼吸强度要大。 动物在活动状况的耗氧率远超过静止时，同样地活动性大的动物的呼吸强度一般要高于活动性小的动物。 呼吸强度还因动物的性别和发育期而有变化。在鱼类中雄性耗氧率常大于雌性。很多 动物在生殖期耗氧率增大。2.外因：含氧量 生物的呼吸对含氧量的变化有不同的反应。一部分动物的呼吸 强度取决于水中含氧量，在一定范围内，它 们 从水中吸取氧的数量和 环境含氧量成正比。当环境含氧量降低 时，其代谢水平也相应降低，某些海洋无脊椎
8、动物属此 类型。另一部分动物则在相当大的范围内保持着较稳定的呼吸强度。也就是说有一定的呼吸 调节机能，鱼类和很多甲壳动物都属此类。大多数鱼类和部分无脊椎动物，虽 然能通过调节而保持一定的呼吸强度，但这种调节 只能在一定的含氧量范围内进行。当环境含氧量降到一定界限 时，动物对氧的呼吸率就发生显著变化，以致不能维持其正常的呼吸强度，这时的含氧量称 为临界氧量(若以氧的分压表示，则称为临界压力)。临界氧量和窒息点当环境含氧量降到一定界限时，动 物对氧的呼吸率就发生显著变化，以致不能 维持其正常的呼吸 强度，这时的含氧量称为临界氧量(若以氧的分 压表示，则称为临界压力)。动物在环境含氧量降低到较临界氧
9、量更低的某个界限时开始死亡；这个界限为各种动物的窒息点（氧阈）。利用微生物净化氨 此途径主要是利用氧化塘法、活性污泥法和生物过滤法进行污水的生物处理。目前该法已推广应用于罗非鱼、对虾的越冬，可使越冬池氨氮保持很低浓度，提高了单位面积的鱼虾产量。移植或接种水生植物 用水生植物优先而迅速利用氨氮的特点，移植水生维管束植物或接种浮游植物，可有效地降氨。使用人造水藻 人造水藻净化氨的原理是其上的硝化细菌促进硝化作用以及附着藻类利用氨，因而可降低养鱼水中的氨含量。杀灭水蚤用 0.3ppm 的 90晶体敌百虫全池泼洒杀灭水蚤，可减少水中氨氮的来源。 换注新水 此法在水原充足、且水源水质清新时常用，但受外源
10、水域污染的制约，也受换水率限制，往往是水换不清或换不到好水。总之，在水交换充分和增氧措施良好而溶解氧含量维持很高水平的池塘中，氨通过亚硝酸盐和硝酸盐，这是池塘中清除氨的主要机制。 斜发沸石 沸石是一种孔状铝硅酸盐，具有较高的离子交换和大量吸收有毒代谢物(如氨)的能力。第四章 生态系统中的生物种群种群的群体特征 ： 种群占有一定的空间。种群有一定的发展过程生长、分化、衰老和死亡。种群有一定的组成与结构，性别比例、年龄结构等，并经常处于动态之中。种群有一定的数量变动规律种群调节。种群具有一些与种群生态学有关的遗传学特征，如适应能力、生殖适应性和持续能力等。种群生态学（population ecol
11、ogy）：研究同种生物个体群数量动态、特性分化及发生发展的科学处于个体生态学和系统生态学两个层次之间，并起到连接作用的中间层次。 对自然资的科学利用有害种类的防治有指导意义探索自然界物种进化等集合种群理论:研究的核心是将空间看成是由生境斑块构成的网络，探讨这些斑块网络中的多个局域种群的空间结构和动态。 1、适宜的生境以离散斑块形式存在，这些离散斑块可以被局域繁育种群所占据。2、即使是最大的局域种群也有灭绝风险。3、生境斑块不可过于隔离而阻碍局域种群的重新建立。4、各个局域种群的动态不能完全同步。集合种群理论主要意义在于预测，并对濒危动物的保护及害虫防治、景观管理和自然保护有重要使用价值。对具有
12、多个局域种群的害虫应在足够大的防治范围内同时进行，对面临生境破碎化的濒危种类应注意维持迁移通道。物种内竞争 1、争夺竞争（contest competition）当种群数量小于环境容纳量（K）时，物种内个体都能获得足够的物质；当种群数量超过 K 时，种内竞争胜利者将获得足够的物质，失败者则因不能得到充分的食物将死亡，种群数量维持在负荷量水平。如领域性鸟类。2、分滩(摊) 竞争（scramble competition） 所有个体都有相等的机会去竞争有限的资源，竞争没有产生完全的胜利者。当种群数量未超过 K 时，种群如同争夺竞争一样，死亡率为零；当种群超过 K 时，种群将全部死亡。自然界竞争类型
13、是从争夺竞争到分滩竞争的连续谱。3、负竞争一定范围内密度提高对成活率有利，即阿利氏效应 。生态平衡的理论基础是什么 ？答:(1) 以生物与其生存环境相统一为基础;生态平衡是生物与环境之间的协调稳定状态；(2)以生态系统的输入和输出为基础;生态系统内的物质和能量的输入和输出两者平衡；(3)以生态系统热力学理论为基础.；(4)以生态系统结构成分和稳定为基础简述食物链的三种类型答:(1) 捕食性食物链；(2) 腐生性食物链；(3)寄生性食物链提高：1. 在时滞值比较小时：0 T e-1/r , 种群增长表现为逐渐地均匀地趋向于最大容纳量 K值。2当时滞值增大时:e-1/r T /2r, 种群会出现一
14、定的波动，但波动的幅度越来越小，并趋于向稳定平衡点。3当时滞增加到一定值时: T /2r，种群增长就表现为具有周期性的数量波动，可以称为周期性振荡。 （P109-图 4.7）（P117-图 4.10） 1、图中 45对角线表示子代Nt+1 与亲代 Nt 相等，即种群处于平衡状态；对角线上方表示种群增长，Nt+1 Nt；对角线下方表示种群减少，Nt+1 Nt。2、r-对策种群增殖曲线“J”型，它只有一个稳定平衡点 S，而没有灭绝点；它们的种群在密度极低时，也能迅速回升到稳定平衡点 S，并在 S 点上下波动。3、K-对策种群增殖曲线呈“S”型，它与对角线有两个交点，一个是稳定平衡点 S ，一个是不
15、稳定平衡点 X（又叫灭绝点） ，种群数量高于或低于平衡点 S 时，都趋于 S（用两个收敛箭头表示） ，表示种群受到环境变动干扰后容易回到平衡点；但是在不稳定平衡点，两个发散箭头表示种群在此比较脆弱，容易因环境的变化而大起大落。（P131-说明、P135）（P133-高斯假说、P134 图 5.1）实践中的应用：立体养殖、引种生态位压缩（niche compression）：一个群落的物种都具有很宽的生态位，一旦遭到外来竞争物种的侵入，一般导致生境压缩，而不会引起食物类型等的改变 。生态释放（ecological release）：当种间竞争减弱时，一个物种就可以利用那些以前不能被它所利用的空间
16、，从而扩大自己的生态位。 生态位移动（niche shift）：由于减弱了种间竞争 食 物 种 群 动 物 得 到 的 动 物 未 得 到 的 动 物 吃 进 的 动 物 未 吃 进 的 被 同 化 的 未 同 化 的 次 级 生 产 量 呼 吸 代 谢 被 更 高 营 养级 取 食 未 被 取 食 而发生的行为变化和取食格局变化。 （生态位分析）生态工程的理论基础是什么 ？答:(1) 时空结构特征；(2) 物质循环功能；(3)生态位理论；(4)种群之间相互关系理论；(5)生态场理论。环境生态学:就是研究人为干扰下 ,生态系统内在的变化机理,规律和对人类的反效应,寻求受损生态系统恢复,重建和保护对策的科学.环境生态学的主要发展方向有哪些 ？答:(1) 干扰和受害生态系统特征的判定;(2)人为干扰与生态演替的相互关系;(3)受害生态系统恢复和重建途径;(4)重视生态规划
