第十三章-水域生态系统

1第十三章水域生态系统2地球上的水域生态系统包括陆地上各种水体生态系统以及海洋。在地表上水域生态系统主要由淡水生态系统里的湖泊、江河以及淡水湿地生态系统等组成。海洋生态系统通常包括沿海及海湾生态系统、典型的珊瑚礁和滨海湿地生态系统、外海生态系统、深海生态系统等。每一级水域生态系统都各占有一定的空间，包含有相互作用的生物和非生物组分，通过物质循环和能量流、信息流的作用，构成具有一定结构与功能的统一体。3第四节海洋生态系统第三节第二节淡水生态系统第一节概述湿地生态系统4一、水域生态系统的特点地球上绝大部分的面积均为水域生态系统所覆盖，因此水域生态系统有着比陆地生态系统更为重要的生态功能与作用。水域生态系统区别于其他生态系统的主要特点之一在于水这一特殊环境因子。水的某些特性对生态系统中的其他因子具有重要影响：第一节概述51.水的密度大于空气海水的盐度最高可达35‰，淡水盐度一般变动于0.05‰～0.5‰之间，河口水域的盐度则由于潮汐作用变化较大。水生生物除少数广盐性种类能调节体内渗透压而自由往来于淡水、海水之间外，一般只能适应于一定盐度范围的环境，因而有淡水生物和海洋生物之分。62.水的比热容较大，导热性能差水温，尤其是大洋水温，比陆地稳定得多。如温带海域全年温度变幅一般为10～15℃，两极和热带海域仅约5℃，同时水体对于其周围环境的温度调节也极为显著，例如海滨城市日常温度变化较内陆城市小。73.光线在水中的穿透力比在空气中小日光射入水体后衰减较快。特别是在海洋中，只有最上层海水中才有足够的光照保证植物进行光合作用。在某一深度处，光照的强度减弱至植物光合作用生产的有机物质只足以补偿其自身的呼吸作用的消耗，这一深度称为补偿深度。补偿深度以上的水层称为真光带。真光带的深度,在某些透明度较大的热带水域可达200m以上；而在比较混浊的近岸水域,有时仅约数米,是水生动物富集和最活跃的区域。84.水是一种良好的溶剂不但酸、碱、盐可以溶解于其中，一些有机物也能为水所溶解，从而为水生生物的生长发育提供丰富的营养源。95.水中的溶解氧较大气中的含量少许多这样的条件限制了水体生态系统中大量生物的基础代谢水平，使得水域生态系统中的生物活动有着与陆地生态系统不同的模式。10二、水域生态系统的组成水域生态系统的非生物成分包括生物生活的介质－水体和水底。生物成分，按其生活的方式可分为漂浮生物、浮游生物、游泳生物、底栖生物和周丛生物等5大生态类群。按其生态机能则可分为生产者、消费者、分解者和有机碎屑4类。111.生产者生产者即自养生物，主要指具有叶绿素等光合色素、能进行光合作用形成初级生产力的各类水生生物，包括浮游植物、底栖藻类和水生种子植物。其次是一些能利用光能和化学能的光合细菌和自养细菌。122.消费者消费者即异养生物，指以其他生物或有机碎屑为食的水生动物。因所处营养级次的位置不同而可划分为初级、次级消费者。初级消费者主要指以浮游植物为食的小型浮游动物及少数以底栖藻类为食的动物，一般体型较小。它们与生产者共同杂居在上层海水中，二者之间的转换效率很高，二者的生物量往往属于同一数量级。133.分解者分解者主要指细菌和真菌。它们把已死生物的各种复杂物质，分解为可供生产者和消费者吸收利用的有机物和无机物，因而在海洋有机和无机营养再生产过程中起着重要作用。同时它们本身也是许多动物的直接食物。144.有机碎屑有机碎屑来源于未被完全摄食或消化的食物残余、浮游植物在光合作用的过程中所产生的一部分低分子有机物以及陆地生态系统输入的颗粒性有机物，也作为食物为某些动物所利用。在水域生态系统中，除了以初级生产者为起点的植食食物链外，还存在以细菌为基础的腐殖食物链和以有机碎屑为起点的碎屑食物链。15淡水生态系统通常可分为静水的和流动水的两种类型。前者指淡水湖泊、沼泽、池塘和水库等；后者指河流、溪流和水渠等。淡水生态系统的结构，不仅因静水与流水两大类型而异，而且同一类型的各种栖息地之间往往也有明显的差别。一.淡水生态系统的类型第二节淡水生态系统16（一）湖泊生态系统1.湖泊是静水水体的主要类型，地球上可利用的淡水大部分贮存在湖泊中。不同湖泊其成因不同，根据其成因可分为构造湖、冰川湖、火山湖、山崩湖、溶解湖、河成湖、风成湖、海湾湖等类型，不同类型的湖泊往往具有不同的底质和形态特征。17环境的温度、光照（决定于透明度）、溶解气体（氧和二氧化碳）、营养盐类（主要是磷酸盐和硝酸盐）等通常被认为是淡水生态系统最重要的限制因素。不同湖泊生态系统由于其位置、成因等诸多方面的差异，这几个因子往往有不同的表现，同一湖泊的不同位置其生态因子也有一定的差异。图13-11819千岛湖20①挺水植物带2.常见生物群落湖泊、池塘等静水水体生物群落分布一般呈带状分布，按照静水栖息地的3个生境类型,静水生物群落可分为沿岸带群落、敞水带群落和深水带群落,这些群落的相对重要性主要决定于水体中3个生境的相对大小。一般说，沿岸带是池塘的主要生产区，而湖泊和水库的主要生产区则是敞水带。21沿岸带群落：沿岸带的生产者主要包括根部生长于水体底泥中水生植物，漂浮植物及浮游植物。从岸边到深处随着水深的变化而出现3个不同的植物带：①挺水植物带：植物的根和茎的下部浸在水中，主要光合作用表面伸出水面，形成郁闭的高草群落，如香蒲、慈姑、芦苇、莲等。②浮叶植物带：植物的根着生在水底淤泥中，叶子和花漂浮在水面上,主要有菱、荇菜、睡莲等；③沉水植物带：植物根系扎于湖底，植物体完全或主要是沉水性的，主要种类为眼子菜科植物。22②浮叶植物带23③沉水植物敞水带群落：生产者包括浮游植物和一些浮游自养菌。浮游植物主要有甲藻、硅藻、绿藻和蓝藻，个体小，但生产力相当高。在北温带湖泊中，随着温度、光照和营养物再生的季节变化，浮游植物于春秋两季各出现一次高峰（水华）,夏冬两季则处于较低水平。春季水华主要由硅藻所引起，而秋季水华通常归因于蓝藻。消费者主要包括浮游动物和各种鱼类。浮游动物主要为桡足类、枝角类和轮虫，它们与沿岸带的那些种类有明显区别。24深水带群落：深水带不存在生产者，消费者种类也不多，其食物供应依赖于沿岸带和敞水带。群落的主要成员是细菌和真菌，它们所提供的再生营养物常通过水流和游泳动物带到其他区域。大型消费者主要有摇蚊幼虫、颤蚓、球蚬和幽蚊幼虫。前3种属于底栖动物,最后1种是浮游动物,这些动物都有适应缺氧环境的能力。25（二）河流生态系统河流是流水水体的主要类型，其贮水量约占内陆水体总水量的0.5％,是地球上水循环的一个重要环节。河流生态系统的生境与陆地或湖泊水库生境相比有其特色，正是这些特点造就了河流生物群落的多样性。26亚马孙河27尼罗河28长江291.与湖泊相对照，河流具有连续的水流,是一个流动的、开放的生态系统。流经地区的气象、水文、地貌和地质条件有很大差异，在水平和垂直方向上形成了极为丰富的流域生境多样化条件。河流河床的坡降、深度、宽度、粗糙度、水量的差异及河流的蜿蜒性，还使得同一河流的不同部分和不同时期的流速常有很大的变化；河流中通常存在急流带和滞水带两个显著不同的生境。这些导致河流流域生境条件异质性高，适于多种生物生长，生物多样性的水平高，进而形成了丰富的河流生态系统。30二、河流生态系统2.河流深度和横断面显著小于湖泊和水库，具有较大的水-陆连接面,是更开放的生态系统；大多数河流中有机物质主要来自陆地和邻近的静水水体，尤其是处于森林地带和肥沃平原的河流接受外源物质更多；由于河流深浅不一,与大气接触面积大,使得河流水体含有较丰富的氧气,特别在急流、跌水和瀑布河段，曝气作用更为明显，几乎没有热分层或化学分层现象，是一种联系紧密的水－气两相结构；由于河流形态的蜿蜒性、河流的横断面形状多样性，造就了丰富的生境多样性，形成了丰富的河流生物群落多样性。313.常见生物群落浮游植物、浮游动物、底栖动物是河流生态系生物群落的重要组成部分，其中浮游植物是江河重要的生物群落,其种群结构特征经常被用作评价水域营养水平、污染状况、资源现状、生产潜力等的指标和标准。同一河流生态系统中有水流湍急的浅滩急流带，也有平静的水潭，在这两个不同但相互关联的生境中其生物组成亦有一定差异。流速的快慢，水流的深浅都有可能影响到大量河流物种的分布。很多生物对于水流速度是非常敏感的，河流中的水流速率还决定了水中浮游生物是否能够生长并且维持它们自身的发展。32急流带群落--急流带生物群落的组成可能和池塘、湖泊的静水区完全不同，主要是一些着生藻类和各种昆虫幼虫。生活在这里的动物都具有特化的形态结构，明显地适应于流水环境。滞水带群落--生产者有丝状藻类和一些沉水植物。消费者主要包括一些穴居或底埋动物和多种鱼类，后者为了觅食亦常在急流带出现。在某些流速很低的河流中还生长着浮游生物。河道带群落--其结构类似于静水生物群落。除河流生物外还可见到很多静水生物。但由于河床底质的不均匀性，底栖动物通常以成团的形式分布。33二、淡水生态系统的功能1.湖泊的价值与功能（1）湖泊的价值①提供丰富的水产品：湖泊盛产鱼、虾、贝、蟹、螺、蚌和各种水禽，及莲、藕、菱、芡、芦苇等水生生物。如我国淡水鱼类产品每年约410万吨，其中95%来自平原湖区。芦苇可作为造纸原料。34莲藕35菱角36蕴藏着极其丰富的盐类资源和矿物资源：如我国第二大咸水湖纳木错湖，就蕴藏着食盐、碱、芒硝、硼等资源。37（2）湖泊的功能①提供水资源，净化水质：湖中的泥炭有较高的吸附能力，吸附水中的油脂−金属化合物、空气中的粉尘和所携带的菌类等。水还是一种良好的溶剂，各种酸、碱、盐以及其他有毒质液都可通过水的稀释、扩散、沉淀、氧化还原或微生物分解等途径消除或减轻污染。②蓄纳洪水和防御风暴：在汛期可削弱洪峰，滞后洪水的威胁；在旱季又可提供水源满足灌概，保持大地水分良性循环。38③为稀有和濒危野生动物提供栖息所：地球上有1/3的珍贵保护动物是湖沼地区的“常客”。据统计，生活在鄱阳湖上的鸟类共有150多种，其中水禽有69种，世界珍禽十多种。青海湖中有一座著名的鸟岛是群鸟聚会之所，每年春天，数以十万计的各种候鸟如斑头雁、鱼鸥、棕头鸡、鸬鹚等成群结队从南方飞来，鸟群此起彼落，成为青海湖的一大奇观。到了产卵季节，群鸟筑巢垒窝，全岛铺满了密密麻麻的鸟蛋，俯拾即是。39④提供休闲度假的胜地：迷人的湖光美景可给人们带来丰富的文化生活，愉悦人们的精神。402、河流的价值与功能（1）河流的价值①盛产鱼类：最多的是鲤鱼、鲫鱼等，还有鲶鱼、黑鱼、嘎牙鱼、草鱼、马口鱼和麦穗鱼等。41②内陆航运：河流在内河航运中占有十分重要的地位。内河航运具有成本低、效益高的比较优势，特别适合大宗货物、集装箱货物运输。在我国，由于原材料、能源等资源分布与经济社会发展的需求，形成了南北调运、东西交流的运输大格局。仅2009年，内河货运量达25.7亿t，内河港口货物吞吐量27.8亿t，亿吨大港已达到5个。4243③水力发电：水利发电在世界各国都被广泛采用。在我国长江上有葛洲坝水电站、长江三峡水利枢纽等；黄河上有龙羊峡水电站、李家峡水电站、青铜峡水利枢纽、三门峡水利枢纽、刘家峡水电站等；澜沧江上有漫湾水电站、大朝山水电站、小湾水电站等。4445（2）河流的功能①鱼类、鸟类及两栖类动物的栖息地：河道通常会为很多物种提供适宜的生存条件，它们在河道中生存和繁殖,并形成重要的生物群落。河道一般包括两种基本类型的栖息地结构：内部栖息地和边缘栖息地。内部栖息地相对来说是更稳定的环境，生态系统可能会在较长的时期仍然保持着相对稳定的状态。边缘栖息地处于高度变化的环境梯度之中，但要比内部栖息地环境有着更多样的物种构成或个体数量。46②通道作用：河道系统可以作为能量、物质和生物流动的通路。河道水体的流动，不仅可以收集和转运河水和沉积物，还有很多其他物质和生物群系通过该系统进行移动。47③过滤和屏障作用：河道的屏障作用表现在阻止能量、物质和生物运动的发生，或是起到过滤器的作用，允许能量、物质和生物选择性的通过。河道作为过滤器和屏障可以减少水体污染、最大程度地减少沉积物转移,提供一个与土地利用、植物群落以及