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1材料與方法

1．1數(shù)據(jù)來源

本研究所用數(shù)據(jù)主要來自于連云港海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域2003年度5月(春季)、8月(夏季)和10月(秋季)漁業(yè)資源大面調(diào)查，其中游泳生物調(diào)查使用有翼單囊拖網(wǎng)，底棲生物調(diào)查使用阿氏拖網(wǎng)，浮游生物調(diào)查使用淺海Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ浮游生物網(wǎng)。樣品鑒定和分析按照《海洋調(diào)查規(guī)范》(GB/T12763．6-2007)執(zhí)行。調(diào)查區(qū)域34°52．00'～34°58．00'N、119°21．150'～119°34．800'E。

1．2Ecopath模型建立

1．2．1功能組劃分

構(gòu)建模型所需功能組通常既可以選擇生態(tài)學(xué)或分類學(xué)地位相似物種的集合，也可選擇單個(gè)物種或單個(gè)物種某個(gè)生長階段(幼體或成體)的集合，而且一些具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值或生態(tài)功能的物種，也可單獨(dú)列為一個(gè)功能組。例如，林群等在研究渤海生態(tài)系統(tǒng)時(shí)將鳀魚(Engraulisjaponi-cus)、小黃魚(Larimichthyspolyactis)口蝦蛄(Ora-tosquillaoratoria)等單獨(dú)列為功能組。段麗杰等在研究珠江口近海生態(tài)系統(tǒng)時(shí)將具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的竹筴魚(Trachurusjapenicus)、藍(lán)圓鰺(Decapterusmaruadsi)、刺鯧(Psenopsisanomala)列為獨(dú)立功能組;吳忠鑫等在研究榮成俚島人工魚礁區(qū)生態(tài)系統(tǒng)時(shí)將生物量較多且生態(tài)功能重要的許氏平鮋(SebastesschlegeliHigendorf)、大瀧六線魚(Hexagrammosotakii)，刺參(OplopanaxelatusNa-kai)等單獨(dú)列為功能組;李云凱等在研究太湖生態(tài)系統(tǒng)時(shí)將青魚(piceus)、鰱魚(Hypophthal-michthysmolitrix)、鯽魚(Carassiusauratus)、鳙魚(Hypophthalmichthysnobilis)、鯉魚(Cyprinuscarpio)等在太湖中具有代表性的魚種單獨(dú)研究。根據(jù)對(duì)象生物的生態(tài)位，習(xí)性及食性特點(diǎn)，海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域海洋生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)模型共劃分成14個(gè)功能組。分別為:碎屑、浮游植物、浮游動(dòng)物、頭足類、蝦類、蟹類、軟體類、棘皮類、雜食性魚類、口蝦蛄、小黃魚、鯷、肉食性魚類(黃鮟鱇)，草食性魚類等。

1．2．2參數(shù)確定

功能組的生物量通過現(xiàn)場調(diào)查計(jì)算得出，單位與能流單位相同(濕重，t/km2/a)。由于部分功能組是由多個(gè)物種組成，P/B(生產(chǎn)量/生物量)與Q/B(消費(fèi)量/生物量)難以得到，因而參考緯度和生態(tài)系統(tǒng)特征與海州灣大體相同的渤海中的功能組，并參考Fishbase數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)來確定P/B與Q/B的值。功能組的食物組成主要來自于采樣魚類的胃含物分析和相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)。

1．2．3模型調(diào)試

為了使模型保持平衡，需要對(duì)模型進(jìn)行多次調(diào)試，最終使得各功能組的EE(生態(tài)營養(yǎng)效率，EcotrophicEfficiency)≤1。當(dāng)初次輸入數(shù)據(jù)，運(yùn)行模型后，總會(huì)有一些功能組的EE＞1(不平衡功能組)，通過反復(fù)調(diào)整不平衡功能組各項(xiàng)參數(shù)，直至所有功能組的EE≤1，模型保持平衡。

2結(jié)果與討論

2．1連云港海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域生態(tài)系統(tǒng)

Ecopath模型通過對(duì)模型的不斷調(diào)試，得出連云港海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域生態(tài)系統(tǒng)Ecopath模型。

2．2海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)級(jí)結(jié)構(gòu)

低營養(yǎng)級(jí)能流在系統(tǒng)中占較大比例，營養(yǎng)級(jí)I流向碎屑的能流為10144．00t/km2/a，占總流入碎屑量的53．40%。位于營養(yǎng)級(jí)I的功能組為碎屑和浮游植物，碎屑不是有機(jī)體，沒有呼吸作用，浮游植物的呼吸量沒有進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)利用，因此，營養(yǎng)級(jí)I的呼吸量為0。對(duì)于營養(yǎng)級(jí)Ⅱ，其輸出量為0，說明處于營養(yǎng)級(jí)Ⅱ的功能組(浮游動(dòng)物)的能量沒有流到系統(tǒng)外，全部在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)利用。對(duì)于營養(yǎng)級(jí)Ⅴ和VI，其各項(xiàng)能量均占總能量的極小部分，如生產(chǎn)量僅占總量的0．03%，說明營養(yǎng)級(jí)Ⅴ和VI的功能組能量被系統(tǒng)利用極少。因此，海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域能流主要在I～I(xiàn)V營養(yǎng)級(jí)之間流動(dòng)。

2．3各功能組間的混合營養(yǎng)效應(yīng)

連云港海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域各功能組間的混合營養(yǎng)效應(yīng)分析，圖中白點(diǎn)為正效應(yīng)，表明對(duì)應(yīng)功能組的生物量會(huì)隨該功能組生物量的增加而增加;黑點(diǎn)為負(fù)效應(yīng)，表現(xiàn)為抑制作用。從圖中可以看出，碎屑、浮游植物作為被捕食者(餌料生物)，對(duì)大多數(shù)功能組有積極效應(yīng)。草食性魚類和雜食性魚類之間的負(fù)效應(yīng)較為明顯，原因可能是二者存在食物間的競爭。此外，生態(tài)系統(tǒng)受捕撈的負(fù)面影響也比較顯著，漁業(yè)對(duì)營養(yǎng)級(jí)較高的肉食性魚類、雜食性魚類以及受底拖網(wǎng)作業(yè)方式影響較大的蝦類、蟹類功能組的負(fù)效應(yīng)顯著。

2．4營養(yǎng)級(jí)間的能量轉(zhuǎn)換效率

海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域能量主要在6個(gè)營養(yǎng)級(jí)間流動(dòng)。初級(jí)生產(chǎn)者到營養(yǎng)級(jí)II的轉(zhuǎn)化效率為9．50%，略高于來自碎屑的轉(zhuǎn)化效率，為6．90%。初級(jí)生產(chǎn)者轉(zhuǎn)化效率為14．20%，碎屑轉(zhuǎn)化效率為13．60%，總的能量轉(zhuǎn)化效率為13.80%，高于林德曼10．00%轉(zhuǎn)換效率。在能量流動(dòng)比例中，來源于碎屑的占46．00%，來源于初級(jí)生產(chǎn)者的占54．00%。因此，該水域生態(tài)系統(tǒng)能量通道以牧食食物鏈為主，總的能量轉(zhuǎn)化效率高于林德曼所估計(jì)的水體平均能量轉(zhuǎn)化效率，表明該系統(tǒng)比較有活力。

2．5生態(tài)特征參數(shù)分析

海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域生態(tài)系統(tǒng)的總體特征參數(shù)。海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域系統(tǒng)總流量為21946．70t/km2/a，系統(tǒng)的凈初級(jí)生產(chǎn)力為9500．00t/km2/a。連接指數(shù)是系統(tǒng)中各物種間的連接緊密程度，值越大表明連接越緊密。系統(tǒng)雜食指數(shù)是消費(fèi)者所捕食種群的營養(yǎng)級(jí)的方差，值越小表明消費(fèi)者捕食的物種越少。海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域連接指數(shù)和系統(tǒng)雜食指數(shù)分別為0．27和0．21。表明海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域生態(tài)系統(tǒng)中各物種連接不夠緊密，捕食關(guān)系不夠復(fù)雜，系統(tǒng)還不夠成熟。

2．6海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域生態(tài)系統(tǒng)的能量通道

可以看出，該水域生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)途徑有兩條:①牧食食物鏈:浮游植物—＞浮游動(dòng)物—＞軟體類—＞鯷—＞小黃魚—＞肉食性魚類。②碎屑食物鏈:再循環(huán)有機(jī)物—＞碎屑—＞浮游動(dòng)物—＞軟體類—＞鯷—＞小黃魚—＞肉食性魚類。可以看出，浮游動(dòng)物在海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)中有至關(guān)重要的作用。該水域浮游動(dòng)物優(yōu)勢種類主要有橈足類、介形類、多毛類和毛顎類，這些種類不僅是浮游植物的攝食者，還是軟體類，鯷及多種魚類幼體的主要餌料。

2．7能量流動(dòng)效率分析

海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)效率為13．80%，來自初級(jí)生產(chǎn)者的為14.20%，來自碎屑的為13．60%，高于林德曼估算的轉(zhuǎn)化率(即水生生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率平均為10．00%)，但低于中國近海水域生態(tài)效率，如閩南－臺(tái)灣淺灘和廈門海域16．10%，渤海16．20%等。能量轉(zhuǎn)化效率較高的主要原因:其一可能是該水域浮游動(dòng)植物較多，生產(chǎn)力較高;其二是可能由于調(diào)查數(shù)據(jù)尚不夠充分，部分?jǐn)?shù)據(jù)參考同緯度其他海域生態(tài)系統(tǒng)模型。與其它同緯度或特征相似的生態(tài)系統(tǒng)相比，連云港海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域生態(tài)態(tài)統(tǒng)能量流處于上游水平，低于發(fā)育程度較高的加拉帕格斯群島。TPP/TR(總初級(jí)生產(chǎn)力/總呼吸量)是反映系統(tǒng)成熟度狀況的重要參數(shù)，一個(gè)成熟生態(tài)系統(tǒng)沒有多余的生產(chǎn)量再利用，TPP/TR值應(yīng)接近于1。但在生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育的早期，總初級(jí)生產(chǎn)力超過系統(tǒng)總呼吸量，其值大于1。連云港海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域的2003年TPP/TR值為4．51，表明該水域生態(tài)系統(tǒng)很不成熟。成熟系統(tǒng)的另一特征是物質(zhì)再循環(huán)的比例較高，能流的循環(huán)路徑較長。榮成俚島人工魚礁區(qū)的FCI(循環(huán)指數(shù))為0．05，F(xiàn)ML(平均能流路徑)為2．62;枸杞島海藻場的FML為2.95。本模型中FCI為0．03、FML為2．22，表明系統(tǒng)生產(chǎn)力中貢獻(xiàn)給物質(zhì)和能量再循環(huán)的比例較低，系統(tǒng)能量在系統(tǒng)中流動(dòng)的路徑較短。連接指數(shù)(CI)是系統(tǒng)中各物種間的連接緊密程度，值越大表明連接越緊密，系統(tǒng)雜食指數(shù)(SOI)是消費(fèi)者所捕食種群的營養(yǎng)級(jí)的方差，值越小表明消費(fèi)者捕食的物種越少。CI和SOI的值越大，系統(tǒng)越成熟。海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域生態(tài)系統(tǒng)的CI為0．27，SOI為0．21，表明該系統(tǒng)的成熟度和穩(wěn)定性較低，食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)單一。綜上，連云港海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域生態(tài)系統(tǒng)的成熟度和穩(wěn)定性較低，是一個(gè)正處于不穩(wěn)定狀態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)。

2．8模型總體質(zhì)量評(píng)價(jià)

Morissette對(duì)全球150個(gè)Ecopath模型的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示指數(shù)在0．16～0．68，本研究構(gòu)建的模型的指數(shù)為0．41，表明該模型輸入數(shù)據(jù)的可靠性較好，模型的可信度較高但在模型的構(gòu)建過程中仍然存在諸多生態(tài)問題考慮不充分，如模型包含的部分?jǐn)?shù)據(jù)來自不同月份、功能組還需進(jìn)一步細(xì)化，模型部分功能組的胃含物分析和鑒定仍存在一定困難，部分功能組胃含物數(shù)據(jù)參考鄰近的渤海生態(tài)系統(tǒng)。

3結(jié)論

(1)海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域能流主要在I～VI營養(yǎng)級(jí)之間流動(dòng)。(2)海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域碎屑、浮游植物對(duì)大多數(shù)功能組有積極效應(yīng);漁業(yè)對(duì)營養(yǎng)級(jí)較高的肉食性魚類，雜食性魚類以及受底拖網(wǎng)作業(yè)方式影響較大的蝦類，蟹類功能組的負(fù)效應(yīng)顯著。(3)海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域生態(tài)系統(tǒng)的能量通道以牧食食物鏈為主，總的能量轉(zhuǎn)化效率高于平均，系統(tǒng)比較有活力。(4)海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域生態(tài)系統(tǒng)中各物種連接不夠緊密，捕食關(guān)系不夠復(fù)雜，系統(tǒng)還不夠成熟。(5)海州灣漁業(yè)生態(tài)修復(fù)水域生態(tài)系統(tǒng)尚未發(fā)展成熟，還有較大的發(fā)展空間，可為魚類等主要消費(fèi)群體提供較多的能量供給。

作者:張碩 王騰 符小明 張虎 作者:上海海洋大學(xué) 海洋科學(xué)學(xué)院 大洋漁業(yè)資源可持續(xù)開發(fā)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 江蘇省海洋水產(chǎn)研究所