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高级水生生物学复习资料

高级水生生物学复习资料

一、概念与术语 1、河流连续体(river continuum concept) :1980 年,Vannote 等以水生昆虫为基础对河流生 物群落结构和上下游逆变提出了一个新理论, 即河流连续统概念。 他们根据外源性物质进入 河流后的变化,即上游为粗有机质颗粒(CPOM,>1mm) ,至下游降解为细小或超微颗粒 (FROM,50um-1mm;UPOM,0.5-50um)这一事实,认为群落中的优势类群因利用相应 颗粒亦自上而下依次为利用 CPOM 的撒食者,利用着生生物的刮食者和利用 FROM-UPOM 的收集者,收集者又可分利用悬浮颗粒的过滤收集者和利用沉积颗粒的直接收集者。 2、洪水(河流)脉动概念 FPC:洪水脉冲理论是继河流连续统理论之后的第 4 个河流生态 理论,主要阐述洪水脉冲驱动下,河流与其洪泛区之间的横向水力联系对河流洪泛区系统进 程的重要性,强调洪水脉冲的重要性及河流洪泛区系统的整体性.本文论述洪水脉冲理论的 概念模型、主要观点及其在河流洪泛区系统的应用进展.洪水脉冲理论的应用主要体现在三 方面:在洪水塑造河流洪泛区系统地貌进程方面,侧重于河流形态的"主导径流"研究,成果不 断提升;在生物地球化学循环上,以对氮的研究为主,提出洪水脉冲是河流洪泛区新陈代谢及 生物地球化学循环的重要驱动力;在生物进程上,集中在对大型植物和以水鸟和鱼类为代表 的动物研究上.文中提出要提高河滨生物量,并重建全局的生物多样性,应提倡人为的洪水脉 冲.对于干旱半干旱区湿地水鸟的保护核心是洪水发生频率和淹没范围对水鸟繁殖及避难的 作用,以及水在湿地景观中的分配,这一点对于中国松嫩平原西部干旱半干旱区湿地水鸟的 保护具有重要意义.洪水脉冲理论的提出是基于对热带亚马逊河的观察实验,随着其在其它 类型区域的推广应用,除洪水脉冲以外的其它因素的作用突现出来,人类干扰洪水脉冲的生 态效应亦愈来愈显现.因此,有必要加强洪水脉冲与其它环境因子的耦合作用,及这种作用在 人类干扰活动下,导致的河流洪泛区系统进程变化的研究,提出更具有普适性的洪水脉冲理 论. 3、r-K 连续谱 r-K continuum:r 选择和 k 选择是进化生态学中的一个重要问题。K 选择者 、 的种群密度比较稳定,经常处于K值周围(环境容纳量) ,其特点是出生力低、寿命长、个 体大、具有完善的保护后代的机制,子孙死亡率低,一般具有较弱的扩散能力,它们适应稳 定的栖息生境。r 选择者的种群密度很不稳定,很少达到K值,大部分时间维护在S型曲线 的上升段。 其特点是出生力高、 寿命短、个体小、 常常缺乏保护后代的机制, 子孙死亡率高, 一般具有较大的扩散能力,它们适应多变的栖息生境。从极端的 r 选择到极端的 K 选择之 间有一个连续的谱系,称为 r-K 连续谱 r-K continuum。 4、生物多样性 biodiversity:物种多样性:群落中生物种类数目的多少,其作用是衡量群落 规模和重要性的基础, 也是比较不同群落的重要参数, 不同的环境中物种多样性差异很大 (环 境多样性,物种的适应性) 。 5、群落演替:生物群落总是随时间的推移而发生一系列的变化,不断由新的物种组合取代 旧的物种组合,使群落的类型不断更新,这种按一定顺序出现新旧交替的现象称群落演替, 或称生态演替。 由于气候变迁、洪水、火烧、山崩、动物的活动和植物繁殖体的迁移散布,以及因群落本身 的活动改变了内部环境等自然原因, 或者由于人类活动的结果, 使群落发生根本性质的变化 的现象也是普遍存在的。 这种在一定地段上一个群落被性质上不同的另一个群落所替代的现 象叫做演替。例如,在某一林区,一片土地上的树木被砍伐后辟为农田,种植作物;以后这 块农田被废弃,在无外来因素干扰下,就发育出一系列植物群落,并且依次替代。首先出现 的是一年生杂草群落; 然后是多年生杂类草与禾草组成的群落; 再后是灌木群落和乔木的出 现,直到一片森林再度形成,替代现象基本结束。在这里,原来的森林群落被农业植物群落 所代替,就其发生原因而论是一种人为演替。此后,在撩荒地上一系列天然植物群落相继出

现, 主要是由于植物之间和植物与环境之间的相互作用, 以及这种相互作用的不断变化而引 起的自然演替过程。 群落的演替显示着群落是从先锋群落经过一系列的阶段, 到达中生性顶极群落。 这种沿 着顺序阶段向着顶极群落的演替过程称之为进展演替(progressive succession)。反之, 如果是由顶极群落向着先锋群落演变,则称之为逆行演替(retrogressive succession)。 群落演替中物种取代机制 物种取代亦称物种替代 物种替代是由于先来物种的活动改变了环境条件, 使它不利于自身生存, 面促进了后来物种 的繁荣;因此物种替代有顺序性,可预测和具方向性。多出现在环境条件严酷的原生演替中 先来物种抑制后来物种,使后者难以入侵和发育,因而物种替代没有固定的顺序,各种可能 都有, 其结果在很大程度上取决于哪一种先到。 演替在更大程度上决定于个体的生活史对策, 因而难以预测。 在该模型中没有一个物种可以被认为是竞争的优胜者, 而是决定于先到该地, 所以演替往往是从短命种到长命种,而不是由规律、可预测的物种替代 达尔文说过,物竞天择,适者生存。在这个意义上,优胜劣汰,弱肉强食是自然界乃至宇宙 最基本的法则。而人人平等则是社会发展到现在的一个相对的概念。 群落是一个动态的开放的生命系统. 由于气候变迁,洪水,火烧,山崩,地壳运动,动物的活动和植物繁殖体的迁移散布,以及因群落本 身的活动改变了内部环境等自然原因,或者由于人类活动的结果,使群落结构受到干扰或破坏, 一些生物的种群消失了,就会有其他一些生物的种群来占据它们的空间,再过一段时间,就会 有另一些生物的种群兴起,达到一个相对稳定的阶段. 随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程,就叫做演替. 1,初生演替(primary succession)在一个从来没有被植物覆盖的地面,或者是原来存在过植被, 但被彻底消灭了的地方发生的演替.如:沙丘,火山岩,冰川泥上进行的演替. 2,次生演替(secondary succession)原有的植被虽已不存在,但原有土壤条件基本保留,甚至还保 留了植物的种子或其他的繁殖体(如能发芽的地下茎)的地方发生的演替.如火灾过后的草原, 过量砍伐的森林,弃耕的农田上进行的演替. 6、功能摄食类群 Functional feeding groups:是根据摄食对象和方法的差异对水生动物进行 的一项生态分类,它包括撕食者、收集者、刮食者和捕食者。这个概念是由 Cummins(1973,1974)在研究水生昆虫时首先提出的。 功能摄食类群: (一)定义:根据摄食对象和方法的差异对水生动物进 行的一项生态分类. (二)分类 撕食者 如蟹类; 收集者 刮食者 如鲍鱼,笠贝,螺类和仙女虫类等; 捕食者 如头足纲的鹦鹉螺,环节动物中的沙蚕等. 过滤收集者,如双壳类的扇贝,贻贝 直接收集者,如双胃线虫 7、周丛生物(Anfwuchs and periphyton) :Young 认为周丛生物是指生长浸没于水中的各种 基质表面上的有机体集合群,由于悬浮颗粒也沉淀在基质上,故这些有机体往往 被一层粘滑的,甚至毛茸的泥砂所覆盖。 Sladeckova 认为周丛生物是指包括在基质上生长的所有生物,如细菌、真菌、藻

类、原生动物、轮虫、甲壳动物、线虫、寡毛类、软体动物、昆虫幼虫、鱼卵和 幼鱼等。 Wetzel 认为周丛生物只指生长在基质上的微型植物-藻类。 周丛生物(Aufwuchs 和 Periphyton)是指生活在基质上的有机体.周丛生物 周丛生物群落在水生态系统 周丛生物 周丛生物 中具有特殊重要的作用,从水体生产力角度来看,它们是经济动物如鱼,虾,螺,蚌等的饵料;在整 个水体的初级生产量中,周丛藻类的产量有时可占相当大的比例,甚至可超过浮游植物的初级 产量;另外,周丛生物 周丛生物与环保工作,工业和国防建设都有着密切的关系. 周丛生物 一,周丛生物 周丛生物定义和划分 周丛生物 生长在浸没于水中各种基质表面上的有机体集合群. 真周丛生物 周丛生物:以根足,柄等固着于基质上 周丛生物 伪周丛生物 周丛生物 周丛生物:真周丛生物 周丛生物 周丛生物上游动,爬行或次生性着生的有机体 根据基质不同,分为附植、附动、附木、附石 周丛生物 或称附生水生生物,生长于淹没水中的各种基底(沉水植物、木桩、石头等) 周丛生物 表面。有细菌、原生动物、藻类和轮虫等。主要见于浅水。营固着生活;本身连同它们的分 泌和排遗物常在基底上形成致密的覆盖层,粘着甚牢。它们在生态系统中占据不同的地位: 细菌为还原者,藻类为生产者。有些种类(如船蛆)则为污损生物,常造成船体和水中构筑 物的损坏。 8、 行效应 Top-down effect、 上行效应 bottom-up effect: “理化因素-浮游植物-浮游动物 -鱼类”称为上行效应。同该系列方向相反的称为下行效应。 淡水生态系统中高营养级类群可以对低营养级类群产生强烈的影响, 最终导致整个生态 环境的改变,这一现象被称作下行(top-down)效应。 一般研究生态系统结构与功能是从理化因子——浮游植物——浮游动物——鱼类的次 序进行,较从反方向来考虑。事实证明,从淡水生态系统中高营养级类群对低营养级类群的 影响而最终导致整个生态环境的改变,其作用是十分显著的。这种作用被称作 top-down(下 行)效应。 二、问题(简答与论述) 1、与陆地生态系统比较,水生态系统有哪些主要特征?这些特征对水生生物的生长发育有 什么影响? 答:水生态系统是淡水生态系统与海洋生态系统的总称。水作为生物的栖息环境,由于水的 理化特性,水环境在许多方面与陆地环境不同。 1.1 天然水域中有很多呈溶解状态的无机和有机物质可被生物直接利用,这尤其给水体中大 量存在的浮游生物提供了有利条件。 1.2 水的热容量大,导热率低,使得水环境中的温度状况比陆地上稳定,有利于水生生物的 生长发育。但天然水域中的光照强度明显地低于陆地。天然水域中的光照条件,在很大的程 度上限制了绿色植物的分布。 1.3 水生态系统中的生物成分与陆地生态系统有明显的区别,这是与水环境的理化条件相适 应的。 1.3.1 水生态系统中的生产者是个体很小的各种藻类,其生产力远比陆地植物高,而生物量 显著地低于陆地植物。 1.3.2 水生态系统中的初级消费者,也主要是个体很小的各种浮游动物,和陆地生态系统比 较,水体中的初级消费者对光合作用产物利用的时滞小,并且利用效率高。 1.3.3 水生态系统中的大型消费者,除了草食性浮游动物之外,还包括其他食性的浮游动物、 底栖动物、鱼类等。这些水生动物处于食物链的不同环节,分布在水体的各个层次,其中不 少种类是杂食性的,并且有很大的活动范围。同时,很多草食性或杂食性的水生动物,还以

天然水域中的大量存在的有机碎屑作为部分食物。 尤其在中小型淡水水域中, 有机碎屑在大 型消费者的营养中起着相当重要的作用。 1.3.4 水生态系统中的微型消费者分布范围很广,同陆地生态系统比较,水体中营养物循环 的速度快,但微型消费者在其营养物再生中所起的作用小。 2、生态位理论在渔业上的应用 答: 某种生物的生态位是由所有生物和非生物环境条件组成的 n 维空间中该生物得以继续生 存的范围。可分为基础生态位和实际生态位,前者指生态位在理论上的最大范围,后者则是 在竞争和捕食等压力下实际拥有的范围。生态位理论在渔业上的应用体现在: 2.1 立体渔业、生态渔业、混养(四大家鱼) 、套养; 2.2 凶猛鱼类的控制与利用; 2.3 引种与移植驯化(水库中,鲷亚科鱼类) 。 3、影响多样性的因素,如何影响? 答:影响群落物种多样性的因素很多,包括水体、生产力、时间、空间、气候、竞争、捕食 和干扰等。 3.1 水体大小(生境多样性) 3.2 生产力,生产力中等时物种多样性最大;当生产力从极低水平上升时,可利用的资源量 增加,从而导致物种多样性增加;当生产力达到一定水平后,竞争加剧,多样性开始下降。 3.3 时间、空间、竞争,群落内的环境并非均匀一致。即具有空间异质性,一般地,空间异 质性的程度越高,物种数越多。Atkinson 和 Shorrcocks(1981)用模型显示生态位相同的两 个物种不能共存于均匀的环境中, 但若两者具有集群行为则可在斑块环境中共存。 空间异质 性越高,小生境、小气候、避难所和资源类型等就越多样化,从而能容纳更多的物种。在生 物环境方面,有研究显示动物的物种丰富度与植物结构的多样性关系密切。 3.4 捕食:对物种多样性可能造成正反两方面的影响。如滨螺喜食生命短的小型绿藻——浒 苔。在潮间带水坑中,浒苔是竞争优势种类,滨螺的密度中等时对浒苔进行适当的控制,间 接地助长了其他藻类的发展并达到最大多样性。 但在裸露地底质上, 多年生褐藻和红藻是优 势种类,而生活周期短的藻类是从属种类,滨螺的捕食则导致藻类的多样性直线下降。 3.5 干扰:是外界生物或非生物因素打乱群落原有秩序的现象。干扰常常在连续的群落中造 成断隙, 断隙的形成为许多生物提供了占据该领域的可能性, 但由谁来占据则完全取决于机 会。如果干扰过分频繁,所有的断隙均处于早期阶段,则群落总的物种多样性就会偏低,如 果干扰很少,则群落的大部分常常处于顶级阶段,多样性也不高。只有干扰中等时,许多断 隙处于演替的中期阶段,群落的物种多样性因而达到最大值。 4、分解的途径、意义,小动物在有机物分解中的作用 答:4.1 小动物在有机物分解中的作用: 4.1.1 物理裂解,增加微生物作用的表面积 4.1.2 分泌蛋白质或生长物质,促进微生物的生长 4.1.3 摄食部分微生物,刺激某种群增长和代谢。 4.2 分解的途径:有机物的分解速度取决于系统的生物组成与环境特征: 4.2.1 物理或生物作用形成颗粒碎屑 4.2.2 腐殖 4.2.3 矿化 4.3 分解的生态意义: 4.3.1 完成物质循环;

4.3.2 分解的中间产物; 4.3.3 分解者的代谢产物。 5、食物链和生态效率概念的应用 答: 食物链指绿色植物所提供的食物能通过生物的摄食和被摄食而相继传递的特定线路。 可 分为牧食食物链和碎屑食物链。食物链不同点上的能量流之间的比率是能量传递效率的度 量,这些比率以百分数表示时通常称之为“生态效率” 。食物链的概念和原理对于人类的生 产实践具有重要的指导意义。 就淡水渔业生产而言, 其基本目标是充分利用水体的饵料资源, 最大限度地提高鱼产量。 5.1 多放养食物链短的鱼类(如鲢、鳙、草鱼、鳊等) ,以有效地利用生产者生物所固定的能 量; 5.2 控制肉食性鱼类种群(如鲌、鳡等)的发展,以减少能量多级传递所造成的损失和对放 养鱼类的危害; 5.3 注意天然杂食性鱼类(如鲤、鲫等)的繁殖保护,并适当增加碎屑食性鱼类(如细鳞斜 颌鲴)的放养量,以提高水体中死亡有机物质的利用率。 6、动物间化学信息的作用 答:动物间化学信息可分为五类: 6.1 种间和种内个体识别,有两种方式:由体表直接释放到环境,被受纳动物接收;寄存到 其它物体或生活基质上建立气味标记点,然后再释放到环境中。 6.2 以化学信息标记领域:用信息素标记所表现的领域行为在动物界是常见的;群居动物通 过群体气味与其它群体相区别;狗,标记路径;昆虫,领域行为随进化过程而逐渐广泛,且 有趋同现象,表现最多是膜翅目昆虫。 6.3 防御:某些动物在遭遇危险时,能排使其它种类或个体回避的化合物。 6.4 社会性生物的联系信号:报警信息素,某些高等动物及社会性及群居性昆虫在遭遇危险 时能释放出一种或数种携带有警告信号的化合物;聚集信息素。 6.5 性信息素,其作用有:异性识别;繁殖行为调节;刺激性成熟;调节生殖率 7、细菌在水生态系统中的作用 答:7.1 细菌在碎屑食物链中的作用 DOM(溶解有机物质) :POM(颗粒有机物质) :活细胞=100:10:2 初级生产量大多转化为碎屑。DOM 可通过 0.2-0.45um 孔径的滤膜;POM 小者不能通 过滤膜的有机分子颗粒,大的可达数毫米长。 7.2 细菌是整个水生态系统中最重要的消费者。 8、藻类对悬浮生活的适应机制 答:藻类对悬浮生活的适应有几个因素:即体型大小、密度和体型阻力。一般而言,浮游藻 类可通过以下途径来适应悬浮生活: 8.1.1 分泌粘液或制造胶状物质,以使个体减轻; 8.1.2 形成气囊状物质,如许多蓝藻细胞通过大量产生伪空胞以适应悬浮生活; 8.1.3 形成比重较小的代谢物质,如进行光合作用的细胞产生气体、脂肪或油珠等比重轻的 物质; 8.1.4 增加身体之表面积以增加与水之摩擦抵抗力。如一些硅藻和甲藻的细胞表面有刺或突 起,则其下沉时所受的阻力就会大许多倍; 8.1.5 水的粘滞性随温度而改变,对浮游植物的下沉同样起间接作用。从 0-25℃同一个个体 下沉速度就快 1 倍。

概括而言,浮游藻类减小平均密度的机制包括:储存相对较轻密度的脂类;离子调节;在蓝 细菌中,分泌粘液质或产生伪空胞。 9、原生动物在水生态系统中的作用 答: 连接超微饵料生物和高营养等级生物之间的桥梁, 9.1 即将超微生物转化成为较大个体, 以利于高营养等级的生物利用; 9.2 加快营养物质循环和能量流动,原生动物对磷的再生作用主要是通过分泌有机磷及 摄食细菌来提高磷的转化速率,在有原生动物摄食的系统中,细菌对磷的吸收与分泌增 加,生长加快; 9.3 水体营养状况和水质指标的指示生物,因此调查水体中原生动物种类组成和数量动 态,既可了解水体生物生产力高低,又可能指示水体营养状况和受污染程度; 9.4 病原生物。 10、沉水植物在水生态系统中的功能和作用。 答:10.1 沉水植物作为水体中较大的生物群,对水体物理环境的改变显著,沉水植被区有利 于保持小颗粒底质的稳定性,增加碎屑的沉积量; 10.2 沉水植物能有效地提高水体的氧化程度; 10.3 沉水植物能维持水体生物多样性,提供生物环境,有效增加空间生态位,提供避难 场所,抑制生物性和非生物性悬浮物,改善水下光照条件,改善水下溶氧条件,为形成 复杂的食物链提供了食物,场所等必要条件; 10.4 提高水体环境质量,控制营养物的循环速度,控制藻类的生长,增加水体稳定性。 11、为什么城郊湖泊容易演变成“藻型湖泊”? 12、移植驯化对渔业资源的影响 答:12.1 土著种类 12.2 病害传播 13、过度捕捞对渔业资源的影响 答:13.1 小型化:种类结构,种群结构,遗传结构 13.2 资源衰竭 13.3 重要种类濒危灭绝 14、水产养殖业的发展对水生态系统和水生生物资源的影响 答:14.1 种类结构——养殖品种、凶猛鱼类、养殖鱼类逃逸 14.2 病害传播与扩散 14.3 水源污染与富营养化 14.4 鱼类种质——品种退化、种质混杂 15、河湖隔绝对河流和湖泊环境及水生生物资源的影响 答:⑴河流方面:索饵场——生长速度,生长退化,个体小型化;仔幼鱼生存环境恶化,成 活率下降。 ⑵湖泊方面:水文相对稳定;淹没湖滩——草上产卵;阻隔(生境破碎)——种内交流 减少,遗传多样性;种类组成——物种多样性下降,小型化;草鱼消失导致植物源淤积 增加,沼泽化进程加快。 16、围垦对水生生物资源和渔业的影响 ⑴水体缩小:生存空间缩小、防洪能力减弱 ⑵浅水区消失:水草破坏栖息场所及水质;湖滩萎缩或消失,草上产卵鱼类产卵场;仔幼鱼 肥育场 ⑶改变水文情势,冲淤平衡破坏 17、防浪堤和防洪堤建设(河流渠化 channelization)对水生态系统和水生生物的影响

⑴水文态势改变,冲淤平衡改变 ⑵水流变急,生物种类组成改变 ⑶河堤及底质的硬化,底栖动物、水草以及周丛生物减少 ⑷河流自净能力减弱 ⑸生境异质性消失,种类多样性下降 ⑹河漫滩减少,草上产卵鱼类产卵场消失 ⑺仔幼鱼肥育场所减少 ⑻生存环境恶化成活率下降 18、拦河筑坝对河流生态环境的影响 19、拦河筑坝对鱼类资源的影响 答:19.1 洄游通道 19.2 水文-环境-生物-渔业资源 19.3 坝上:库区,上游 19.4 坝下:近坝河段,中下游,河口近海 20、葛洲坝和三峡工程对长江家鱼资源的影响 (产卵场、 仔幼鱼补充、生长期、种质资源等) 答:三峡工程对长江家鱼资源的影响:上游鱼苗,阻隔;中游,严重受影响——补充群体; 中下游将减少 50-60%家鱼苗来源。洞庭湖,提早退水,渔汛提前,生长期缩短。鄱阳湖


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