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本文系统地介绍了海藻场生态系统的概念、结构与生态功能,海藻场生态工程的概念与实施步骤,及其相关国内外研究进展。基于2003年-2005年间对枸杞岛海藻场多次现场调查与监测所取得的调查资料与数据,本文系统地分析与研究了枸杞岛海藻场生态系统的基本系统结构,藻场的基本盛衰规律及其与水温、气温的相关、藻场夏秋季的渔业资源变化等,进行了铜藻对无机盐的吸收实验和藻场细菌对有机质的分解实验,构建了藻场系统结构与能流模型;并结合国内外的相关研究成果进行了讨论。
枸杞岛海藻场生态系统浮游植物种类数、总丰度、单纯度、多样度、均匀度和丰富度在年度范围内分别约为124~23814千个/升、16~37种、0.13~0.97、0.20~3.40、0.03~0.60、2.08~3.01。动物种类数总丰度、单纯度、多样度、均匀度和丰富度在年度范围内分别约为1.6~911.1个/立方米、7~12种、0.12~0.40、1.86~3.25、0.31~0.67、2.85~7.24。海藻群落种类组成包括铜藻、鼠尾藻、裙带菜、羊栖菜、瓦氏马尾藻、珊瑚藻、杉藻、石莼、粗茎软骨藻、刺松藻、厚膜藻和蜈蚣藻共计13种。枸杞岛海藻场生态系统茂盛期潮下带铜藻的重量生物量为bt=1.6773千克/平方米(湿重),数量生物量为bn=25.556株/平方米;总重量生物量为Bt=bt×s≈522.6吨(湿重),总数量生物量为Bn=bn×s≈7.964×106株。2月至5月的潮间带海藻场固定样方的平均覆盖率分别为15.07%,15.60%,24.87%,58.17%;在12月-1月潮间带基本没有海藻生长。枸杞岛海藻场生态系统渔业资源种类在夏季为13种,在秋季为5种,优势种均为褐菖鲇。夏季藻场渔业资源的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数分别为2.568、2.054和0.801,秋季藻场渔业资源的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数分别为1.412、1.118和0.695。
枸杞岛海藻场生态系统PO4、SiO2、NH4、NO2、NO3的年度浓度变化分别在0.011~0.053、0~0.0949、0.0086~0.136、0.0005~0.02、0.0868~0.1063。枸杞岛海藻场生态系统潮下带底质以砾石底质为主;藻场平均幅度为18.33米;水深2~5.2米。枸杞岛海藻场生态系统年度水温变动范围在10~25℃,最低温度和最高温度分别在2月和8月,最高温度延迟于最高气温约1个月。
枸杞岛海藻场生态系统年度盛衰分为五个时期:12月到次年1月的“休眠期”;2月到4月的“增长期”;5月的“茂盛期”;6-7月的“持续期”;9月到11月的“衰减期”。
通过对铜藻对无机磷、硅酸盐、亚硝酸盐和氨氮的吸收实验,初步分析了铜藻对这几种无机盐的吸收速率在80h内的整体变动情况:无机磷的吸收速率随时间变化呈指数衰减;硅酸盐的吸收速率随时间变化呈线性减少;亚硝酸盐的吸收速率随时间变化呈对数增加,且在实验初期铜藻对亚硝酸盐的吸收受到抑制;铜藻优先吸收氨氮作为氮源。通过对不同梯度的铜藻生物量和硅酸盐初始浓度的铜藻对硅酸盐吸收实验,分析了24h内和10d内海水中硅酸盐浓度变动规律及相关因素,以及海水中硅酸盐消失速率和铜藻对硅酸盐吸收速率的波动及相关因素:在实验初期6~8h内,海水中硅酸盐浓度呈指数增加;10日内海水中硅酸盐浓度变化可能呈线性增加或者指数增加;10日内海水中硅酸盐浓度变化与硅酸盐初始浓度相关,与铜藻生物量无关;海水中硅酸盐消失速率波动的剧烈程度与铜藻生物量和硅酸盐初始浓度相关。
由藻场细菌对有机物的分解实验得出,藻场细菌浓度在第3天达到峰值,即此时藻场细菌对有机物质分解能力最强;在大约第4天开始,藻场细菌浓度逐渐降低,即藻场细菌对有机物质的分解能力逐渐减弱;藻场细菌对有机物质的分解能力存在昼夜变化,表现为在24小时内,藻场细菌的浓度变化有波动。
由枸杞岛海藻场生态系统的模型研究得到了枸杞岛海藻场生态系统各功能组的的生态效率、消耗量、呼吸量、捕食者与被捕食者者的小生境重叠状况、功能组间的摄食选择性、各功能组的营养级等基本参数,并揭示了不同功能组间的混合营养关系以及系统内部的营养与能量流动状况。