第七章-海洋生态调查

-第七章海洋生态调查概述一术语和定义1海洋生态系统一定海域内生物群落与周围环境相互作用构成的自然系统，具有相对稳定功能并能自我调控的生态单元。海岸带生态系统（潮上带、潮间带、河口）岛屿生态系统浅海生态系统外海和大洋生态系统-3海洋生态系统功能海洋生态系统中的物质循环、能量流动、信息传递及其调控作用。4优势种具有控制群落和反映群落特征的种类，数量所占比例最多的种类。2海洋生物群落结构一定海域的各种生物种群组成的相对稳定的集合体。包括种类组成和物种多样性、群落的空间结构和营养结构-5指示种海洋生物群落在一定状态出现的标志性的物种。6关键种食物网中处于关键环节起到控制作用的物种。7物种多样性生物群落中物种的丰富度及其个体数量分布。8群落均匀度生物群落中各物种间个体分配的均匀程度。9群落演变生物群落的结构随时间而发生的变化。-10群落空间格局沿一定的环境梯度海洋生物群落结构及其分布发生相应改变，而形成的分布型。11生态压力来自陆地、海洋、大气的自然干扰和人类活动对海洋生态系统产生的胁迫。12富营养化海水中营养盐的自然或人为增加及其引起的生态效应。13污染压力入海污染物质对海洋生态系统结构和功能的胁迫-14养殖压力养殖生产的输出物质对海洋生态系统物质循环的胁迫作用。15捕捞压力捕捞渔获物输出对海洋生态系统的物质循环的胁迫作用。Ⅰ类捕捞压力:在高营养阶层，捕捞直接减少渔业生物的现存量。Ⅱ类捕捞压力:在低营养阶层，捕捞加速浮游生态系统中颗粒有机物质的输出。-二、调查内容海洋生态要素调查海洋生物要素海洋环境要素人类活动要素海水养殖生产海洋捕捞生产入海污染海上油田生产其他人类活动a海洋生物群落结构要素b海洋生态系统功能要素海洋水文海洋气象海洋光学海洋化学海洋底质-（a）海洋生物群落结构要素调查微生物、叶绿素a底栖生物潮间带生物游泳动物浮游生物浮游动物(鱼卵、仔鱼）(b)海洋生态系统功能要素调查初级生产力、新生产力和细菌生产力.-海洋环境要素调查a)海洋水文要素；b)海洋气象要素；c)海洋光学要素；d)海水化学要素；e)海洋底质要素。水深、盐度、温度、海流、透明度等要素调查为第九章内容。-人类活动要素调查a)海水养殖生产要素；b)海洋捕捞生产要素；c)入海污染要素；d)海上油田生产要素；e)其它人类活动要素以上内容调查列为第八章内容。-3.1评价对象a）浮游植物细胞数量、种类组成和群落结构；b）浮游动物个体数量、湿重生物量、种类组成和群落结构；c)游泳动物种群数量、渔获重量、种类组成和群落结构；d)底栖生物栖息密度、湿重生物量、种类组成和群落结构；e)潮间带生物栖息密度、湿重生物量、种类组成和群落结构。三、海洋生态评价-3.2评价内容a)海洋生物群落结构评价；b)海洋生态系统功能评价；c)海洋生态压力评价（列为第八章内容）。-四、海洋生物群落结构评价4.1生物量评价1）评价对象微生物、浮游植物群落、浮游动物群落、游泳动物群落、底栖生物群落、潮间带生物群落。2）评价方法和结果表达分析各类群的个体数量、生物量，绘制空间分布图，评价其变化趋势。-横门湾浮游植物密度分布特征（×106个/m3）细胞数量的平面分布由湾底西南角向湾口及外海逐渐减少-横门湾浮游动物密度分布特征(×104个/m3)浮游动物个体数量水平分布呈西北东南向由湾底向湾口逐渐减少趋势-横门湾底栖生物栖息密度分布特征(个/m2)栖息密度水平分布呈由湾底向湾口逐渐增加趋势，偏东北向增加较快-2）评价方法：优势度、丰度。对于某一个站上的优势度D—第i种的百分比优势度；ni——第i种的数量；N——该站群落中所有种的数量4.2优势种评价1）评价对象浮游植物群落、浮游动物群落、游泳动物群落、底栖生物群落、潮间带生物群落。nj1-3）结果表达分析群落优势种丰度及其优势度，绘制空间分布图，评价其变化趋势。种类丰度指数：S为群落中的总种数，n为观察到的个体总数-4.3指示种评价1)评价对象浮游植物群落、浮游动物群落、游泳动物群落、底栖生物群落、潮间带生物群落。2)评价方法和结果表达分析不同环境压力（如污染）下生物群落出现的指示性物种，计算其生物量；绘制空间分布图，评价环境和群落的变化趋势。-4.4关键种评价1)评价对象海洋食物网2)评价方法和结果表达分析食物网各营养阶层的关键物种，计算其生物量，绘制空间分布图，评价其变化趋势。-4.5物种多样性评价1)评价对象浮游植物、浮游动物、游泳动物、底栖生物、潮间带生物群落。2)评价方法物种多样性指数一般采用Shannon－Weaver指数，计算公式如下：-H——种类多样性指数；Pi——群落中第i种的数量或重量占样品总数量之比值；s——群落中的物种数。-3)结果表达计算生物群落的物种多样性，制作空间分布图，评价其变化趋势。多样性指数的等值线取值标准为：0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，6.0，7.0，8.0。-4.6群落均匀度评价1）评价对象浮游植物、浮游动物、游泳动物、底栖生物、潮间带生物群落。2）评价方法均匀度指数（J）：H——群落实测的物种多样性指数；N——群落中所有种的数量；S——群落中的物种数；-3）结果表达计算不同生物群落的均匀度，制作空间分布图评价其变化趋势。等值线取值标准为0.2，0.4，0.6，0.8，1.0。-4.7群落演变评价1）评价对象浮游植物、浮游动物、游泳动物、底栖生物、潮间带生物群落。2）评价方法采用演变速率指标：SIM0、SIMi——初始群落和时间尺度上第i群落的相似性指数。-Ncoi=min(Nco0，Ncoi)，表示初始群落和第i时刻群落共有种的个体数较小者之和，Si、S0——第i群落和初始群落的物种数。n——初始群落和第i时刻群落共有的物种数；nj1相似性指数计算公式如下：-演变速率（E）介于0-1之间。E＝0，两个群落结构完全相同，没有发生演变。E＝1，两个群落结构完全改变，没有共同种，发生完全演变。0E1，两个群落的结构发生部分改变。3）结果表达计算不同生物群落的演变速率，沿时间系列绘制演变图，评价其演变趋势。-初级生产功能评价海洋生态系统中初级生产功能主要由浮游植物承担，初级生产提供了生态系统运转的几乎全部的能量来源，是最重要的功能指标。初级生产功能采用初级生产力评价，单位：mg.m-3.d-1或g.m-2.d-1（均以碳计）。绘制空间分布图，评价其变化趋势。新生产功能评价新生产指由浮游植物利用新进入真光层的营养盐完成的有机物生产。新生产功能采用新生产力评价，单位：mg.m-3.d-1或g.m-2.d-1（均以碳计）。绘制空间分布图，评价其变化趋势。五、海洋生态系统功能评价-细菌生产功能评价海洋生态系统中细菌生产功能主要由异样细菌承担，细菌生产提供了生态系统运转的补充能量来源。细菌生产功能采用细菌生产力评价，单位：mg.m-3.d-1或g.m-2.d-1（均以碳计）。绘制空间分布图，评价其变化趋势。-实例分析山东半岛南部水域春季游泳动物群落结构的变化根据1986、1998和2000年春季对山东半岛南部水域进行的底拖网调查资料，对渔业资源、优势种及多样性的年间变化进行了分析。结果表明，种类更替加快，优势度下降，多样性增加，从而使群落结构发生了较大的变化，演替加快。-1材料和方法材料取自1986、1998和2000年5～6月利用“北斗”号生物资源调查船在山东半岛南部水域，对鯷产卵场进行的多学科综合调查，对16个站位进行底拖网调查(图1)调查用网具1986年为452目×170mm，1998年和2000年为836目×120mm，囊网网目分别为20mm和24mm。每站起网后，观测温度、盐度、溶解氧等环境因子。所有渔获物都在船上进行分析，记录每种的重量、尾数。--1986年调查数据根据网口面积进行了数据标准化，使其与1998年和2000年调查数据一致。利用Bray—Curtis的相异性指标，计算、分析渔获物组成的年间变化。公式为：1材料和方法-绘制优势度曲线用于分析生物群落结构特征。多样性指标：用下列指标来表示调查水域渔业生物多样性，并分别用相对生物量和个体数来进行计算。1材料和方法-2结果2.1资源量的年间变化各生态类资源量出现明显的变化(图2)。2000年调查的生物量(kg·h－1)与1986年相似，但仅为1998年的52.2％，主要是中上层鱼类下降，为1998年34.7％；底层鱼类略有增加，经济无脊椎动物生物量年间变化不大。--渔获尾数呈逐年上升趋势，表明生物趋于小型化。从种类组成相似性来看(表1)，用重量比以数量表示的种类组成的年间变化明显。2结果-2.2优势种的年间变化表2列出渔获重量和尾数及其占总渔获量的百分比和出现频率。鯷在3次调查中均占首位。2结果鯷生物量2000年仅分别为1986和1998年的49.3％和32.0％，优势度明显下降(图3)，然而平均渔获尾数却呈小幅度的增加，表明2000年个体偏小。1986年分布范围较小，仅不足一半的调查站位出现，1998和2000年分布范围较大。-2结果-其它优势种组成变化较大，高眼鲽生物量密度自3.4下降至2.6，2000年仅为0.6，所占百分比亦呈下降趋势。脊腹褐虾生物量密度占总渔获量的比例呈增加趋势。2000年小黄鱼生物量密度增加较大，带鱼1986年没有捕获，1998年为0.059，而2000年为2.934，占总生物量的9.6％，玉筋鱼的生物量下降幅度较大，从1998年的1.589下降至2000年的0.079。2结果-2.3多样性表3为以底拖网渔获重量和尾数计算的多样性和均匀度指标。以1986年58种，其中鱼类有46种，1998年52种，其中鱼类为39种，2000年56种，其中鱼类为40种。丰度指标年间变化趋势与种类数一致。多样性指标以单位网次渔获重量表示，2000年最高，1998年最低，以尾数表示自1986年至2000年呈增加趋势。均匀性指标年间变化趋势与多样性指数一致。2结果-2结果-3讨论3.1渔业资源的变动黄、渤海经历了从20世纪50—60年代具有重要经济价值的小黄鱼、带鱼到70年代的太平洋鲱，同时带动捕捞这些种类的渔业大发展。随着捕捞强度的快速增加，这些资源优势种类逐一衰退，生物量大幅度下降，很多种类在黄海已经形不成渔汛或失去捕捞价值如太平洋鲱、大头鳕、带鱼，而小黄鱼、鲆鲽类渔业主要依赖于当年生幼鱼或1龄鱼。-自90年代初期开始大规模开发黄海鯷资源以来，产量直线上升，至1996年产量已经超过其最大可持续渔获量50×104t，但捕捞强度仍不断增加，1997—1999年连续3年产量超过100×104t，其后果直接导致鯷生物量的大幅度下降，渔获物严重依赖补充群体。3.1渔业资源的变动由于2000年捕获的鯷包含一定数量的补充群体，而1998年则基本上都是生殖群体，如果仅计算生殖群体，2000年鯷生物量下降幅度则会更大。3讨论-3.2群落结构的变化游泳动物的分布与栖息环境关系密切，鯷、小黄鱼、带鱼等经济种类分布的密集区明显，容易受到捕捞的影响，其中一些种类的空间分布存在着竞争或依存关系。3讨论近几年新开发玉筋鱼生物量也开始下降，已经失去了优势种的地位，而饵料种类方氏云鲥生物量却上升，小黄鱼和带鱼生物量比以往调查有较大幅度的增加，这些种类成为优势种。-3.2群落结构的变化人类过度开发利用海洋渔业资源导致优势种很难能够持续长久存在，总是处于不断交替之中，种类更替加快，优势种的优势度和重要性下降，多样性和均匀性增加，从而使群落结构发生了较大的变化，演替加快，新的渔业资源难以持续开发(图3，表1，2)。因此，为了从生态系水平合理利用和管理渔业资源，有必要对生态系统进行长期的观测研究，了解生态系的结构、功能、变化，掌握渔业资源的变动趋势，使渔业资源能够可持续利用。3讨论