水生生物学-大型植物

第六章大型水生植物大型水生植物（aquaticmacrophyte）是除小型藻类以外所有的水生植物类群，按其生活型一般分为：湿生植物、挺水植物、浮叶植物和沉水植物。一、水生植物的主要生态学特点（一）概念1、水生植物：生理上依附于水环境、至少部分生殖周期发生在水中或水表面，是生态学范畴上的类群。2、组成：非维管束植物低级维管束植物高级维管束植物3、生活型：是长期适应相似环境而在外貌上产生适应趋同的类型包括：湿生植物、挺水植物、浮叶植物、沉水植物漂浮植物湿生植物鸭趾草挺水植物石菖蒲漂浮植物浮萍沉水植物金鱼藻（二）水生植物的分布1、植物带分布：自沿岸向深水区作同心圆式分布依次为：湿生植物挺水植物浮叶植物沉水植物（三）水生植物在生态系统物质循环和能量流动中的地位1、生产力水平2、矿质营养的代谢（四）水生植物的生活周期1、长度：一年生或多年生2、生长曲线：从萌发到生物量高峰阶段，生物量变化呈S型曲线3、繁殖：以无性生殖为主，产生休眠体水生植物生长曲线（六）长江中下游地区湖泊和水生植物的特点（五）水生植物的演替1、原生演替结果：水生植物和水体的消失2、逆向演替：也叫退化，起点可以是演替的任意一个阶段，结果：植被结构趋于简化原因：环境压力的增加藻类沉水植被浮叶植被挺水植被沼生植被陆生植被二、沉水植物对水环境的适应（一）沉水植物光合作用对水环境的适应（acclimation)1、分布的最大深度和光合产量：由水下辐射强度决定2、光合作用代谢类型：以C3类似型为主3、能主动利用环境中的HCO3-（二）沉水植物的矿质营养代谢对水环境的适应1、根和营养体都有吸收矿质营养的能力根吸收：N、P、Fe、Mn和微量元素地上部分吸收：Mg、Na、K、SO4和Cl（三）沉水植物资源分配的环境对策三、沉水植物对生态系统过程的影响（一）对物理环境的影响（二）对生物地球化学过程的影响1、提高水体的氧化程度2、对无机碳和PH值影响强烈3、影响磷的循环（三）对水生态系统演替的影响沉水植物在高营养水平的水生态系统中首先发生演替（四）对水体生物群落影响四、环境因素对沉水植被的影响（一）理化环境的影响光强：决定其生产力以及在底质不同深度的定位温度：决定萌发、生长量和最大生长矿质元素：限制其生长（二）底质结构的影响影响沉水植物的生长、根系的发生和对矿质营养的获取能力以及植物的密度和生物量（三）渔业的影响渔业强度较高导致植被退化（四）藻类的影响五、沉水植物消长的调节（一）调节因子和评价光照是调节沉水植物的重要因素，温度属不易调节的自然现象，底质结构由地区地理学特征决定（二）维持沉水植物在富营养化水体中的优势（三）机械性治理对沉水植物的损伤1、牧食：能促进沉水植物在富营养化湖泊中的演替和衰竭2、收获：是常用的控制沉水植物“杂草”的方法，对冠层型植物光合作用的抑制效果明显（四）富营养化水体中沉水植物的恢复第七章底栖动物底栖动物（zoobenthos或benthicanimal）是指生活史全部或大部分时间生活于水体底部的水生动物群，它们是水生态系统的一个重要组成部分。底栖动物是鱼类等经济水生生物的天然饵料，而有些底栖动物（如虾、蟹等）本身就具有很高的经济价值，另外，底栖动物常作为环境监测的生物指标，所以对底栖动物的研究在渔业和环境科学中均具有重要的意义。一、基本概念1、底栖动物：指生活史的全部或大部分时间生活于水体底部的水生动物群。2、分类：根据起源分：原生底栖动物、次生底栖动物根据在沉积物中所栖息的位置分：底内动物、底上动物二、底栖动物的习见类群（一）原生动物门（protozoa）有孔虫（肉足纲）钟虫（纤毛虫纲）（二）海绵动物门(Spongia)：是最原始的多细胞动物例如：毛壶、各种海绵（三）刺胞动物门（Cnidaria):即腔肠动物门例如：水螅、珊瑚虫、海葵群体海绵水螅珊瑚虫海葵（四）扁形动物门（Platyhelminthes）背腹扁平、两侧对称、有中胚层、原肾管排泄系统例如：真涡虫、微口虫（五）线虫动物门（Nematoda）身体长圆筒形，又称为圆虫。两侧对称，不分节。例如：矛线虫（六）环节动物门（Annelida）身体同律分节、运动器官是刚毛或疣足例如：颤蚓科、沙蚕科、小头虫科（七）软体动物门（Mollusca）身体一般分为头、足和内脏团三部分。足是运动器官具外套膜和贝壳。以下为海产种类：裸鳃动物（腹足纲）海螺（腹足纲）扇贝（瓣鳃纲）鹦鹉螺（头足纲）石鳖（多板纲）（八）节肢动物门（Arthropoda）身体异律分节一般分为头、胸、腹三部分，具几丁质外骨骼，有分节的附肢.海产种图例海蜘蛛海蟹寄居蟹三、底栖动物的生活类型生活类型：各种底栖动物按照各自的空间生态位特点形成一定的分布格局，称为生活类型。根据生活类型将底栖动物分为四类：1、固着动物：例如淡水壳菜、海百合、石鳖2、穴居动物：例如线虫、颤蚓科寡毛类，沙蚕、双壳类软体动物3、攀爬动物：某些螺类、甲壳类的蟹和鳌虾、淡水线虫及仙女虫科。4、钻蚀动物：多见于海洋生物。如船蛆四、功能摄食类群（一）定义：根据摄食对象和方法的差异对水生动物进行的一项生态分类。（二）分类撕食者如蟹类；收集者刮食者如鲍鱼、笠贝、螺类和仙女虫类等；捕食者如头足纲的鹦鹉螺，环节动物中的沙蚕等。过滤收集者，如双壳类的扇贝、贻贝直接收集者，如双胃线虫五、生活史及化性（一）生殖方式1、无性生殖2、有性生殖（二）幼体发育出芽生殖体壁突起芽体新个体芽裂生殖组织增生芽裂新个体断裂生殖虫体断裂片断新个体直接发育间接发育完全变态：卵幼虫蛹成虫不完全变态（三）化性1.概念：指某类动物在单位时间（通常为一周年）内出现的世代数。一年一世代种为一化种，一年多世代者通称为多化种，多见于昆虫。世代时间达到或超过两年的种类则可称为二年生或三年生。2.研究意义：是研究动物生活史的重要参数，也是测定动物生产量时所必须掌握的内容。六、周年生产量七、底栖动物与环境的关系（一）物理因素1.底质分为岩石、砾石、粗砂、细砂、粘土和淤泥。2.流速对底栖动物的现存量和种类组成影响较大。3.水深（二）营养元素总氮、总磷和有机物的增加底栖动物将以一定比例增加，其中磷对底栖动物是最重要的限制因素。（三）水草动物的密度和生物量与水草的关系，主要取决于各类动物的生活习性。八、底栖动物在不同性质水体中的种类数量分布（一）湖泊盐度较高的湖泊底栖动物的种类较贫乏深水湖泊底栖动物种类很少淡水湖泊底栖动物种类较多（二）河流底栖动物占优势的是一腐败碎屑为营养的寡毛类（三）水库底栖动物的种类一般较少，主要是寡毛类和昆虫。九、底栖动物的生态学功能（一）、在物质循环中的作用底栖动物群是水生态系统的重要组成部分，是食物链的重要环节（二）、在生态系统能量流动中的作用沉积物动物群是海洋生态系统中的次级生产者，构成了海洋生态系统中的底栖亚系统，实行着能流的调节。（三）、对沉积物移动和稳定性的影响在以下几方面改变沉积物质量：生物扰动；有机物耗竭；结合剂的产生，如贝壳和粘液；生物沉降；厌氧性沉积物的氧化作用。十、底栖动物在渔业和环境生物监测上的价值（一）渔业经济价值及渔产潜力的估算F=B（P/B-1）*CF：鱼产量P：底栖动物生产量；B：底栖动物现存量C：天然条件下，底栖动物对鱼的转化效率（二）在环境生物监测上的运用第八章周丛生物周丛生物（Aufwuchs和Periphyton）是指生活在基质上的有机体。周丛生物群落在水生态系统中具有特殊重要的作用，从水体生产力角度来看，它们是经济动物如鱼、虾、螺、蚌等的饵料；在整个水体的初级生产量中，周丛藻类的产量有时可占相当大的比例，甚至可超过浮游植物的初级产量；另外，周丛生物与环保工作、工业和国防建设都有着密切的关系。一、周丛生物定义和划分生长在浸没于水中各种基质表面上的有机体集合群。真周丛生物：以根足、柄等固着于基质上伪周丛生物：真周丛生物上游动、爬行或次生性着生的有机体根据基质不同附植附动附木附石二、周丛藻类的生态（一）周丛藻类在物质循环中的作用高等水生植物附植藻类附植细菌O2，CO2，Si，P有机物高等水生植物、附植藻类和附植细菌之间的新陈代谢关系（二）周丛藻类的初级生产影响周丛藻类初级生产的因子主要有地点、季节、深度、基质和纬度等1107115683175392291057218044353829715020200040006000800010000120001400016000主体湖区桥墩湖区扁担塘湖区水生维管束植物周丛藻类浮游藻类保安湖各湖区水生维管束植物、周丛藻类、浮游藻类年净生产量的比较三、周丛原生动物的生态周丛原生动物单位面积上数量变动较有规律，低温时出现高峰。周丛原生动物与水体中的原生动物种类组成大不相同，武汉东湖的研究表明175种周丛原生动物只有27种出现在水体中；四、其他周丛无脊椎动物的生态包括轮虫、枝角类和桡足类等与高等水生植物缔合在一起，不会常离开水生植物；固着在水生植物、沉积物或其他基质上。在水生植物之间游动；根据习性分为三类第九章鱼类和其他类群相比，鱼类在水生态系统中的位置独特。一般情况下，鱼类是水生态系统中的顶极群落，是大多数情况下的渔获对象。鱼类的类群多种多样，相互之间关系复杂。在环境因子的影响下，鱼类会产生各种适应性变化。同时，作为顶极群落的鱼类对其他类群的存在和丰度有着重要的作用。一、鱼类的主要类群（一）世界鱼类的现状鱼类是脊椎动物中最富有多样性的类群，已经描述的鱼类有效物种有24618种，占整个地球上脊椎动物物种数的一半以上,其中40%的鱼类物种生活于淡水。（二）我国淡水鱼类的现状我国有淡水鱼类近1000种，分布十分广泛，且具有很多特有鱼类。二、鱼类的摄食（一）鱼类的食性1、营养类型：草食性、动物食性、杂食性、碎屑食性2、影响因子：个体发育、食物组成变化、季节性变化（二）鱼类的摄食节律昼夜节律季节节律：温度变化导致摄食活动变化饱食节律：吃饱后摄食有间歇时期（三）鱼类的摄食强度1、食物的充塞度充塞系数：K=（Wf/Wb）x100或1000K为充塞指数，Wf为食物团的重量，Wb为鱼体重2、日粮：每日进食的食物量3、摄食量与体重的关系C=aWbC为摄食量，a、b常数，Wb为鱼体重（四）影响鱼类摄食的因子1、食物丰度食物密度增加，摄食频率加快2、个体间竞争集群时，摄食快3、捕食者影响捕食者存在，摄食减少4、饥饿影响饥饿后摄食量增加5、温度影响存在一最适温度6、生理状况影响三、鱼类能量学（一）能量在体内分配的一般模式标准代谢Rs食物能C排粪能F吸收能A排尿能U同化能A’特殊动力作用Rd活动耗能Ra生长P鱼类能量分配模式图（二）能量分配的各组份1、排粪吸收率AE=100（C-F）/C2、排泄同化率AE’=100（C-F-U）/C3、代谢能标准代谢Rs=aWb特殊动力作用Rd活动耗能LgRa=a+bV总的代谢能R=Rd+Rs+Ra（三）能量分配研究的实际结果（四）影响能量分配的因子主要是温度四、鱼类的年龄与生长（一）鱼类的年龄1、测定方法：体长频率法、骨质结构法2、表示方法年轮数例如：0+为1龄鱼，鳞片上没有年轮。1+为2龄鱼，鳞片上有1个年轮。（二）鱼类的生长（三）影响鱼类生长的因子外部因子包括食物、温度、溶氧、盐度、pH、集群作用内部因子包括遗传因素、个体大小、内源性调节五、鱼类的繁殖（一）鱼类的繁殖方式1.繁殖的类型依据幼体的产出形式分为：卵生、卵胎生、胎生2.性腺的发育3.繁殖力：一般指产卵前雌鱼卵巢所怀成熟卵的粒数4.繁殖的策略包括最早性成熟年龄和大小、繁殖季节、次数、产卵场及繁殖行为六、鱼类的洄游（一）洄游的概念1、定义：洄游是一种有一定方向、一定距离和一定时间的变换栖息场所的运动。这种运动通常是集群的、有规律的、有周期性的，并具有遗传的特性。索饵洄游、越冬洄游、产卵洄游海洋性洄游、溯河洄游、降河洄游、江河洄游（二）洄游的起因（三）洄游的定向机制依靠嗅觉定位、太阳、地磁场和水流水温定位2、分类：七、鱼类在水生态系统中的特殊功能作用（一）下行效应：逆着生态金字塔的方向，高营养级类群通过对低营养级类群的控制而对整个生态系统的结构与功能产生影响。鱼类通