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浅水湖泊鱼类营养生态位与食物网结构特征研究

张欢

浅水湖泊鱼类营养生态位与食物网结构特征研究

张欢1
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作者信息

  • 1. 中国科学院研究生院
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摘要

营养级位置是生态系统中最重要的特点之一,通常将食物网中顶级捕食者的营养级位置定为食物链长度,它通过改变生物间的营养关系,影响着生物多样性,群落的结构以及稳定性;它是反映食物网物质转换与能量传递的综合指数,食物链及其动态特征是生态学许多重要理论的基础,食物链长度理论的研究进展,推动了人们对水域生态系统中生物和非生物相互作用的理解。本论文首先综述了营养级位置的三种度量方法及其详细的计算方法,在此基础上简述了各方法的特点。同时本文着重综述了食物网中顶级捕食者营养级位置的决定因素假说四种假说(资源可利用性假说、生产力空间假说、生态系统大小假说、动态稳定性假说)及其交互作用,重点总结了湖泊食物链长度的空间格局与决定因素的研究进展。最后一部分本文,食物链长度研究展望,包括食物链长度决定因子研究存在的问题及发展方向的总结,以及在在水域生态学中的应用的研究进展,例如食物链长度在指示污染物的生物富集中的研究进展、食物链食物链长度在指导生物操作、以及在食物链长度在对气候变化响应方面的研究进展等等。同时本论文也通过利用定性和定量的食性数据建立计算了连续性的鱼类的营养级位置和底栖性食物比例的方法。并通过利用食性数据构建的方法探讨稳态转换过程中鱼类群落的能量流动变化,以及利用这种食性方法计算多个生态系统中鱼类的平均营养级位置和底栖食性比例,探讨食物网与生态系统大小和形态的关系,最后以这种方法为基础,研究湖泊富营养化对生态系统食物网中鱼类营养关系的影响等等,主要研究结果和结论如下: 收集了长江中下游湖泊中的46种鱼的定性和定量的食性数据,并用这些数据计算了鱼类的营养级位置和底栖性食物比例。同时收集了这些鱼类的稳定性碳氮同位素,并用同位素的方法计算了它们的营养级位置和底栖性食物比例。通过验证发现这两种方法在计算鱼类的营养关系可以得到相似的结果。通过我们的计算发现46种鱼的底栖性食物比例从1.5%到100%变化不等,平均60.3%。我们的结果支持了底栖能量路径占了鱼类能量来源的一半以上。同时我们也根据食性划分了摄食功能团,发现长江中下游洪泛平原湖泊超过50%(25种)的鱼是杂食性的,推测鱼类杂食性在长江中下游洪泛平原湖泊是一个普遍存在的现象。 通过计算了鱼类长江中下游17种鱼的营养级位置和底栖比例,结果显示清水状态湖泊中的鱼类的营养级位置和底栖比例都显著高于浊水状态湖泊中鱼类的。底栖比例的减少和鱼类营养级位置的降低都表明浊水状态下的湖泊的能量流动飞对称性遭到破坏,因此导致的结果就是浊水状态的湖泊能量流动的同一性和单一化,就是浊水状态的下食物网结构更不稳定。 长江中下游48个湖泊鱼类的平均营养级位置和底栖食性比例在与面积的关系显示,随着长江中下游洪泛平原湖泊面积和岸线长度的增加鱼类平均营养级位置和底栖比例都呈现出现增加后基本不变的趋势,湖泊面积在0.1-10平方公里以内,和湖岸线长度在10km以内时,湖泊鱼平均营养级位置和底栖食性比例分别在2.84到3.10之间变化,从54.5%到67.2%之间变化。原因可能是湖泊的鱼类营养级位置和底栖比例主要受生态系统的大小影响,系统大小达到一定范围后,不受大小限制后则可能受其他因子如水产养殖,过度捕捞,污染,富营养化等等其他干扰因素的影响。 通过对68个氮磷营养水平不同湖泊生态系统鱼类的平均营养级位置的和底栖食性比例的分析发现,总氮(TN)、总磷(TP)以及综合水质为Ⅰ-Ⅲ类的湖泊的鱼类营养级位置显著高于Ⅳ->Ⅴ湖泊鱼类的平均营养级位置,总氮和综合水质为为Ⅰ-Ⅲ类的湖泊的鱼类的底栖食性比例显著高于Ⅳ->Ⅴ湖泊鱼类的平均底栖食性比例。原因可能是生态系统中营养升高引起的水体环境恶化导致凶猛的(肉食性)专食性的鱼类的减少,这些鱼类的营养级位置较高,食性生态位比较窄,在恶化的生存环境中容易消失。环境的恶化,导致生态系统中湖泊很多其他生境退化转而以浮游生境为主。为了响应湖泊环境的变化,如富营养,浊度增加生境退化等,食物网中底栖性的能量路径比例将减少。

关键词

浅水湖泊/鱼类/营养生态位/食物网/结构特征

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授予学位

硕士

学科专业

水生生物学

导师

徐军

学位年度

2013

学位授予单位

中国科学院研究生院

语种

中文

中图分类号

P3
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