《20050121第五章水环境生态学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《20050121第五章水环境生态学（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 水环境生态 与陆地生态系统的环境相比，水生生态系统是以水作为系统的环境因素。水的密度决定了水生生物在构造上的许多特点。由于水的密度大于空气，许多小型生物如浮游生物可以悬浮在水中，借助水的浮力渡过它们的一生。水的比热较大，导热率低，因此水温的升降变化比较缓慢，温度相对稳定，通常不会出现陆地那样强烈的温度变化。水的另一个重要特性是40C时密度最大，低于40C时密度反而变小，因此冰结在水面而不下沉，冰下的水温始终保持在冰点以上（40C），既使在严寒的气候条件下，水生生物仍可在冰层下生活不致冻死，保持着正常的生态功能。水还是一种良好的溶剂，不但酸、碱可以溶解在水中，一些有机物也能溶于水中，这就
2、保证了水生生物得以正常的生长和发育。但是，水中的氧气含量较陆地环境少，光照条件也比陆地差。因此，水中溶解氧的含量和光照常成为水生生物生活和分布的限制因子，水的理化特征使水生生态系统有其独特的系统结构和功能。水生生物群落同其生存的水环境之间以及水生生物群落内不同种群生物之间不断进行着物质交换和能量流动，并处于互相作用和互相影响的动态平衡之中，构成了水生生态系统。生态系统具有自动调节恢复稳定态的能力，然而这种调节能力也有一定的幅度，当前随着人为干预强度的加大，使许多水生生态系统遭到严重破坏，导致大量湖泊的富营养化和海洋的赤潮。正确认识水生生物群落特征，对于合理利用水生生物资源，加强水生生态系统自我
3、调节和更新能力，实行水环境的综合保护具有重要意义。第一节水生生态系统特征水生生态系统由水生生物和非生物环境两大部分组成，多种多样的水生生物在水生生态系统中扮演着重要的角色。根据水生生物在生态系统中发挥的作用和地位不同，分为生产者、消费者和分解者三大功能类群。如图5.1.1所示。气候因子：光照、温度、水分、空气等 环境条件 无机物质：C、H、O、N、P及矿物质盐分等有机物质：碳水化合物、蛋白质、脂类及腐殖质等 水生态系统生产者：水生大型植物、藻类、光合细菌等 水生生物 消费者：原生动物、微型后生动物等无脊椎动物，鱼类等脊椎动物分解者：大部分的细菌和真菌图5.1.1水生生态系统的组成一. 环境组分
4、1.光照其中来自太阳的直射辐射和散射辐射是最重要的辐射成份，通常称短波辐射。辐射成分里还有来自各种物体的热辐射，称长波辐射。2.大气空气中的二氧化碳和氧气与水生生物的光合和呼吸关系密切，氮气与生物固氮有关。3.水体环境中的水体可能存在形式有湖泊、溪流、海洋等，也可以地下水、降水的形式出现。水蒸气弥漫在空中，水分也渗透在土壤之中。自然环境通过其物理状况(如辐射强度、温度、湿度、压力、风速等)和化学状况(如酸碱度、氧化还原电位、阳离子、阴离子等)对水生生物的生命活动产生综合影响。二.生物组成（一） 生产者（producers）指自养水生生物，主要指绿色水生高等植物和藻类，也包括一些化能自氧细菌。这
5、些水生生物能利用无机物合成有机物，并把环境中的太阳能以生物化学能的形式第一次固定到生物有机体中，初级生产者也是自然界生命系统中唯一能将太阳能转化为生物化学能的媒介。1. 水生植物（aquatic vacuolar plants） 水生植物一般指水生高等维管束植物，主要有三种生态类型：（1）漂浮植物漂浮植物身体组织结构疏松，充满空气，能完全漂浮水面，通过光合作用吸收水中的氮、磷元素及部分重金属，有净化水体的功能，它们在湖泊、池塘和水流缓慢的沟渠中生长，耐有机污染，如凤眼莲、水浮莲、浮萍等（图5.1.2）。凤眼莲（Eichhornia） 水浮莲（Pistia） 浮萍（Lemna） 图5.1.2漂浮
6、植物（floating plants）另一类根植于水底，叶片漂浮水面的水生植物，称为浮叶植物，如睡莲、莼菜和菱等，如图5.1.3所示。睡莲（Nymphaea） 莼菜(Brasenia) 菱（Trapa）图5.1.3浮叶植物（floating-leafplants）（2）沉水植物沉水植物生长在各类水体的底部，一般不露出水面。一般要求水体较清洁，有较高的透明度，使光线能透射进水层以进行光合作用。沉水植物有一定的分布深度，一般在5m以内，具体深度与水的透明度有关，光线不足的水底水生植物不能生存，如苦草、金鱼藻、黑藻等（图5.1.4）。苦草（Vallisneria） 金鱼藻（Ceratophyllum
7、） 黑藻（Hydrilla）图5.1.4沉水植物（submerged plants）（3）挺水植物挺水植物是根部植于水底茎叶露出水面的植物，一般较耐有机污染，如菖蒲、香蒲、芦苇等，如图5.1.5所示。菖蒲（Acorus） 香蒲（Typha） 芦苇（Phragmites） 图5.1.5挺水植物（emerged plants）2藻类（algae）水域生态系统的生产者在其生态特征上与陆域生态系统差别很大，除了一部分水生高等植物外，各类水域的生产者主要是体型微小但数量惊人的浮游植物藻类。大部份藻类为单细胞生物，个体较小，代谢率高，繁殖速度快，水体藻类主要有以下九大类：(1) 蓝藻门蓝藻类的特点是没有色
8、素体，其色素分散在原生质中，蓝藻多喜在水温较高的、含氮及有机质丰富的水体中生长，是水体有机污染的指示生物。常见的有微囊藻、念珠藻和鱼腥藻等，如图5.1.6所示。微囊藻（Microcystis） 鱼腥藻（Anabaena） 念珠藻（Nostoc） 图5.1.6蓝藻门（Cyanophyta）（2）隐藻门（Cryptophyta）多数隐藻类无细胞壁，具有鞭毛，比较耐污。如隐藻（Cryptomonas）和蓝隐藻（Chroomonas）等。隐藻（Cryptomonas） 蓝隐藻（Chroomonas）图5.1.7隐藻门（Cryptophyta）（3）甲藻门大部分为海产种类，是鱼类等水生生物的饵料，当海水
9、中数量过多量时，水色变红，形成赤潮。如多甲藻（Peridinium）、角甲藻（Ceratium）等都是赤潮时常见藻类，如图5.1.7所示。 多甲藻（Peridinium） 角甲藻（Ceratium） 图5.1.8甲藻门（Pyrrophyta）（4）金藻门（Chrysophyta）金藻色素体呈现金褐色或淡黄色，具有1-2根鞭毛。多数种类喜欢在水较清洁、水温较低和有机质少的水体中生长。单鞭藻（Chromulina）、棕鞭藻（Ochromonas）等都是清洁水体中的代表种类。（5）黄藻门（Xanthopyta）色素体呈黄绿色，主要由叶绿素a、c，胡萝卜素和叶黄素组成。藻体有单细胞、群体、多核管状或多
10、细胞的丝状体，多喜在温度较低的池塘中生长。如黄线藻（Tribonema）黄管藻（Ophiocytium）、角绿藻（Coniochloris）等。黄线藻（Tribonema）图5.1.9黄藻门（Xanthopyta）（6）硅藻门硅藻细胞壁是由两个硅质的壳组成，壳的表面有花纹。硅藻种类很多，妥布很广。春、秋季大量繁殖，是鱼、贝类的主要饵料之一。如小环藻、脆杆藻、片藻等，如图5.1.8所示。小环藻（Cyclotella） 脆杆藻(Fragilaria) 片藻（Diatoma） 图5. 1.8硅藻门（7）裸藻门（Euglenophyta）无细胞壁，大多数种类具有12根鞭毛，能游动，喜在水温较高和有机质
11、丰富的水体中生长，大量繁殖时可使水着色，是水体富营养化的指示生物。如裸藻（Euglena）、扁裸藻（Phacus）等。（8）绿藻门绿藻一般呈草绿色，色素体含有叶绿素a和b，以及叶黄素和胡萝卜素，有的也有鞭毛，能运动。绿藻的种类很多，分布很广。如栅藻、小球藻（Chlorella）、鼓藻、团藻等，如图5.1.9所示。鼓藻（Cosmarium） 栅藻（Scenedesmus） 团藻（Volvox） 图5.1.9绿藻门（Chlorophyta）（9）轮藻门（Charophyta） 轮藻属多细胞植物，体较大型，分枝分节。丛生水底，在透明度高的湖泊、池塘中较为常见。如丽藻（Nitella）、轮藻（Char
12、a）等。（二） 消费者（consumers）消费者是靠自养生物或其它生物为食而获得生存能量的异养生物，主要是各类水生动物。1. 原生动物原生动物形体很小，能大量捕食细菌等微小生物，一部分种类耐污染，喜欢在有机污染重的水体中生活，如草履虫、钟虫、吸管虫等，都是在污水处理中常见的种类。有些种类如砂壳虫（Difflugia）等则喜欢在较为清洁的水体中生存，如图5.1.10所示。草履虫（Paramecium） 钟虫（Vorticella） 吸管虫（Suctoria） 图5.1.10原生动物（Protozoa）2. 轮虫（Rotifera）轮虫是一类极微型的淡水多细胞动物，有200多种，主要以微生物天有
13、机碎屑为食，其本身又是鱼苗的上好饵料。多数生活于湖泊、池塘天有机质丰富的缓流沟渠中。如龟甲轮虫（Keratella）、多肢轮虫（Polyarthra）、痝毛轮虫（Synchaeta）等。3. 浮游甲壳动物（Crustacea）（1）枝角类（Cladocera）生活在淡水水体。有的种类喜欢在较清洁水体生活，如象鼻溞（Bosmina）、水溞（Daphnia）、网纹溞（Ceriodaphnia）等；另一些种类则喜欢在有机质丰富、细菌数量多的水体中生活，如裸腹溞（Moina）等。（2）桡足类包括哲水蚤（Calanoida）、猛水蚤（Harpacticoida）、天剑水蚤（Cyclopoida）三个类群
14、。有的生活在海洋，有的生活在淡水，如图5.1.11所示。水溞（Daphnia） 剑水蚤（Cyclopoida）图5.1.11桡足类（Copepoda）4. 底栖动物（benthic fauna）底栖动物是指生活在河、湖底泥中或石块、水草上面的无脊椎动物，个体大于0.6mm.涉及的门类较多。（1）腔肠动物（Coelenterata）：附着石块、水草之上，在水体较为清洁的环境中生活，如水螅（Hydra）。 （2）扁形动物（Platyhelminthes）：在清水溪流的石块下生活,如真涡虫（Planaria）。 （3）圆形动物（Nemathelminthes）主要在底泥或植物根部生活，如小杆线虫（Rhabditis）。 （4）环节动物（Annelida）环节动物中寡毛类（Oligochaeta）大部分喜欢在有机质丰富的底泥中生活。如颤蚓（Tubifex）等。蛭类（Hirudinea）的耐污力强，常在水体有机污染重的环境中生活，如蚂蟥（Whitmania）等。 多毛类（Hirudinea）大
