五里湖生态系统ECOPATH模型的构建与评估

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五里湖又名蠡湖,是太湖深入无锡境内的浅水湖湾,在城市饮用水源地、工业用水取水、农业养殖、景观娱乐等多方面发挥作用。为了评价五里湖放养滤食性生物对生态环境的影响,鉴于目前存在的三种水生生态系统的建模方法(单种群模型、多物种虚拟模型和基于食物网的生态系统模型即EwE模型)的优缺点,构建了不同年份五里湖的EwE模型。EwE模型以友好的界面和强大的功能对水生生态系统进行模型化计算,成为目前分析水生生态系统的有力工具。对五里湖进行多年的生态学原位研究,五里湖的DO值明显上升,TN呈下降明显,透明度有所降低,全湖的水质有所好转。利用EWE6.0构建2009五里湖生态系统的生态通道模型包括大型鲌、其他食鱼性鱼类、湖鲚、鲤、鲫、野杂鱼、鲢、草食性鱼类、大型虾蟹类、软体动物、其他底栖动物、浮游动物、沉水植物、其他维管束植物、浮游植物、碎屑等17个功能组。各功能组的营养级范围为1~3.958,能量流动主要流经6个整合营养级,来自初级生产者的能量效率为4.8%,来自碎屑的传递效率为4.1%,平均传递效率为5.7%;经过生态网络分析得出,生态系统功能组直接来源于碎屑的比例占总流量的60%,来源于初级生产者的比例为44%;生态系统特征参数,总初级生产计算量/总呼吸量(TPP/TR)、连接指数(CI)、系统聚合度(A)、Finn’s循环指数(FCI)、Finn’s平均能流路径长度(FCL)和系统杂合度(SOI)分别为1.154、0.243、0.292、0.168、3.909、0.106。表明五里湖生态系统目前处在趋于成熟时期,但种群间连接松散;增殖放养的滤食性生物对生态系统产生明显的下行效应,使得其他功能组生物分布在较小的营养级范围内。建议控制滤食性生物的生物量、增加凶猛性鱼类的数量和栽种水生植物以增加生物修复过程中湖泊生态系统的稳定性。本研究根据五里湖放养滤食性生物的前期(2006年)、中期(2007年)、后期(2009年)分别建立了五里湖生态系统三个生态通道模型。连接系数(CI)逐年上升,说明了五里湖生态系统内部的营养物质在逐步的被充分循环利用;TPP/TR值逐年上升,而体现出生态系统的发育程度越来越低,主要是消费者过多而生产者的生物量不够所致。Finn’s循环平均能流路径长度(FCL)逐年分别为:3.909(2006年)、3.436(2007年)、3.393(2009年),放养的滤食性鱼类在物质循环起到阻碍作用。经过MTI分析得出鳙鱼对生态系统的正面影响高于其对生态系统的负面影响,而鲢鱼则相反。滤食性的贝类、螺类对生态系统中正面影响的功能组数目小于受到负面影响的功能组数;在生态位的重叠程度上来看,鲢鱼、软体动物对生态系统的影响较大,而鳙鱼与其他功能组基本没有改变。从生态系统的总消耗量(TQ)、营养物质总流通量、初级生产力、总呼吸量(TR)、流向碎屑总量(TDE)、总生产量(TP)、系统总产量逐年呈上升趋势,即随着滤食性生物的增殖放养,五里湖生态系统的总体生产力有较大的提高。
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