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盐度生态学

发布时间: 2021-03-15 11:01:50

① 浮游生物按大小分类有何生态学意义

浮游生抄物按大小分类有何生态学袭意义
海洋生态系统由海洋和海洋生物组成。海洋中的植物绝大部分是微小的浮游植物;动物种类很多,大都能在水中游动。森林生态系统分布在较湿润的地区,动植物种类繁多,哟涵养水源、保持水土的作用,植物以乔木为主动物主要营树栖和攀援生活,有绿色
浮游植物是海洋生态系统中重要的生产者,是食物链的基础环节,在海洋生态系的物质循环和能量转化过程中起着重要作用。为海洋中的生命活动提供了能量。其生长繁殖除主要受到自身生物学特性影响外,还受到周围环境因素如海流、扰动、温度、盐度、营养盐和其他生物因素的影响。
浮游动物是海洋生态系统中非常重要的一大生态类群,种类组成繁殖、数量大、分布广,有着极其重要的生态学意义。浮游动物通过捕食作用控制浮游植物的数量,同时作为鱼类等高层营养者的饵料,其数量变化可以直接影响鱼类等的资源量,在海洋生态系统的结构和功能中起着重要的调控作用。浮游动物既是初级生产的消费者,也是次级生产者,在浮游植物和游泳动物食物链之间扮演重要角色,在海洋生态系统动态变化中起着重要的调控作用。

② !生态学水质pH的生态学意义

水样PH值的测定
PH值是最常用的水质检测指标之一,天然水的PH值多在6-9范围内;饮用水PH值要求在6.5-8.5之间;某些工业用水的PH值应保证在7.0-8.5之间,否则将对金属设备和管道有腐蚀作用。PH值和酸度、碱度既有区别又有联系。PH值表示的水的酸碱性的强弱,而酸度或碱度是水中所含酸或碱物质的含量。水质中的PH值的变化预示了水污染的程度。
水的PH值测定方法有比色法和玻璃电极法。
一、 比色法
PH试纸法是一种简单的粗略测定方法。常用的PH试纸有两种,一种是广泛PH试纸,可以测定的PH范围为1-14;另一种是精密PH试纸,可以比较精确的测定一定范围的PH值。 测定步骤:
(1)取一条试纸剪成4-5块,放在干净干燥的玻璃板上,
(2)用干净的玻璃棒分别沾少许待测水样于PH试纸上,
(3)片刻后,观察试纸颜色,并与标准色卡对照,确定水样的PH值。
一、 玻璃电极法
1、测定原理
玻璃电极法测定水样的PH值是以饱和甘汞电极为参比电极,以玻璃电极为指示电极,与被测水样组成工作电池,再用PH计测量工作电动势,由PH计直接读取PH值。
玻璃电极法测PH准确、快速,受水体色度、浊度、胶体物质、氧化剂、还原剂及盐度等因素的干扰少。
2、仪器、试剂
(1)仪器
a、 酸度计或离子计。
b、 玻璃电极、饱和甘汞电极
(2)试剂
a、 标准缓冲溶液的配制
① PH标准缓冲溶液甲(PH4.008,25℃):称取先在110-130℃干燥2-3h的邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)10.12g,溶于水并在容量瓶中稀释至1L。
② PH标准缓冲溶液乙(PH6.865,25℃):分别称取先在110-130℃干燥2-3h的磷酸二氢钾(KH2PO4)3.388g和磷酸氢二钠(Na2HPO4)3.533g,溶于水并在容量瓶中稀释至1L。
3、操作步骤
(1)采样 按采样要求,采取具有代表性的水样。
(2)仪器校准 操作程序按仪器使用说明书进行。
(3)测定水样PH 先用蒸馏水冲洗电极,在用水样冲洗,然后将电极浸入样品中,小心摇动试杯或进行搅拌,以加速电极平衡,静置,待读数稳定时记下PH值。
一、 注意事项
(1)测量结果的准确度,首先决定于标准缓冲溶液PH标准值的准确度。因此,应按GB11076-89《PH测量用缓冲溶液制备方法》制备、保存缓冲溶液。
(2)应按规范选择、处理和安装玻璃电极和甘贡电极。
(3)测定水样的PH值最好在现场进行,否则,应在采样后把样品保持在0-4℃,并在采样后6h之内进行测定。

③ 海洋生态学的基本内容

海洋生态学的研究对象是生物的个体、种群、群落以及整个海洋生态系。它研究各类海洋生物的繁殖生长、栖息营养、数量分布及其与有机、无机环境因子之间的相互关系,海洋生物群落的自然组合的特点和规律,不同生态类群(浮游生物、游泳生物、底栖生物等)的组成、分布、数量变化及其与海洋环境的关系,等等。包括个体生态、种群生态、群落生态和生态系生态。 个体生态学 以生物个体为研究对象,探讨生物与环境之间的关系,特别是生物体对环境的适应。它通过控制条件下的实验研究,检验生物体对各种海洋环境因子(如水温、盐度、光线、营养物和其他条件)的需要、耐受和适应范围。实验的结果可与自然观察相对照。其研究内容和方式属于实验海洋生物学范围。
研究对象有常见的经济种和有些类群的代表种,如软体动物的贻贝、牡蛎,甲壳类的哲水蚤、卤虫,各种虾、龙虾和蟹,棘皮动物的海胆,多毛类的小头虫等。70年代以来,则应用于环境污染研究的生物测试,特别是对水产养殖对象(鱼、虾、贝、藻等经济种),海洋污着生物(船蛆、藤壶等)和水产养殖用的饵料生物(单细胞藻类、轮虫、卤虫和一些桡足类等)的测试。通过实验研究,掌握和控制重要经济种的性腺成熟、产卵、孵化,幼体发育和生长所需的适宜环境条件,对饵料及营养的需求,以达到能够大规模培育种苗和进行养殖生产,控制和防治养殖病害。实验证明,影响幼虫成活、发育和生长的限制因子,是栖息环境的温度、水质因子(O2、pH、代谢产物、有害金属离子的含量等)以及饵料的种类和它们在水体中的密度。阐明生物体的生理生态机制,提高人对动植物栖息环境及生存条件的控制能力,促进水产养殖生产的发展,是个体生态学研究的主要目的。 研究动植物种的群体所具有的特性,包括种群的年龄组成、性比例、数量变动、成活率、死亡率、生长(增长潜力)和种群调节、空间分布、迁移、洄游、及其与海洋环境因子的关系;也包括种群内不同个体和各种群间的相互关系。这些研究与经济动植物的资源开发、利用和管理,以及有害生物的控制和防除密切相关。研究对象目前主要是游泳生物、游泳性底栖生物和某些浮游生物,对一些可供渔业捕捞生产的经济种(如鲱、鳀、沙丁鱼、鳕、鲽、大小黄鱼、枪乌贼和虾等)研究较多。
种群生态是合理开发生物资源的重要依据,特别是种群补充规律。高龄鱼在群体或种群中所占比例的下降是判断鱼类资源开发过度的重要标志。分析1935年以来大西洋鲱 (Clupea harengus)在东安哥拉海域种群年龄组成的结果表明:自1952年以来,高龄鱼在鱼群中的比例已逐渐下降,显示出捕捞已影响到鲱鱼的年龄组成,资源开发过度现象已经产生。其他传统鱼种也有高龄鱼比例下降的趋势。根据渔业管理和资源估计的需要,已确立凭借鳞片和耳石上的环纹,鉴别鱼的个体年龄和鱼群的年龄组成;确立了一些鱼种的年龄-长度关系;建立了捕捞量和鱼群密度大小的估算方法;进行分布洄游、繁殖生长、种群补充及其与环境因素的关系分析等。
中国近海经济种类的种群生态研究自50年代开始全面展开,已对重要渔业经济种大黄鱼 (Pseudosciaenacrocea)、带鱼(Trichiurushaumela)、对虾(Penaeusorientalis)和中国毛虾 (Acetes chinensis)等作了系统的研究,发布的一些种的资源和渔情预报,在生产上已见效益。 研究在一定生境内栖息的多种海洋动植物的组合特点,它们之间及其与环境间的相互关系。群落中的每个种都是其中的成员,各成员间保持着相对稳定的数量关系,并存在着密切的生物学联系。群落是一个生态单元,能量在群落中消耗,物质在群落内循环。群落生态研究在底栖生物方面进行较多,特别是在海岸带和浅海底栖生物方面。包括平底生物群落、热带海域的珊瑚礁生物群落和红树林生物群落。浮游生物和游泳生物由于种类组合不稳定,群落生态研究做得较少。
海洋生物群落生态学的创始人C.G.J.彼得松在1913年,将丹麦斯卡格拉克海域的底栖生物划分为 8个群落,并以优势种和特征种的种名给群落命名。彼得松的工作影响很大,直到20世纪50年代,多数底栖生物学家仍然依据他用优势种区分海洋生物群落的方法广泛地研究生物群落。
在北方寒温带和暖温带海域,包括邻近中国的黄海在内,群落中有些种的数量很大,优势十分明显。但在热带海域,生物群落组成较为复杂,其多样性高,优势种不明显,难以用优势种的方法进行分析研究。60年代以来,多用数学方法计算各成对样品之间的相似度,再以聚类分析组合站组或种组,划分出生物群落。亦可计算样品中种的多样度(或分异度)、种的丰富度、均匀度和优势度等,作为群落结构研究的参数,按照这些参数可以比较不同的群落。70、80年代以来,电子计算机技术的应用,大大简化、方便了数学研究法。用数学方法研究生物群落,已得到多数科学家的支持。
群落结构和功能的研究,是把群落作为一个独立的生态系统进行研究。主要是分析系统的组成及其内部能量流动和物质循环的规律,分析、预测主要成员的数量变动与环境因子变量参数及其相互关系,提出数学模式。 研究生物群落及其栖息环境相互作用所构成的生态系。它是海洋生物群落研究的深入和发展,从20世纪60年代中、后期发展起来。海洋生态系的空间范围常超出一个群落的生境,包括一个相对独立的水体,如内湾、河口、边缘海、远洋区,甚至整个海洋。研究这个系统的结构和功能,能量流动和物质(营养盐类、DDT等)循环及其各个环节的转换效率,数量变动与环境因子的关系。

④ 生态系统怎么分类

一、自然生态系统

1、陆地生态系统

(1)热带雨林

分布于赤道南北纬5 ~10度以内的热带气候地区(热带辐合带)。动植物种类繁多,群落结构复杂,种群密度长期处于稳定。

(2)热带草原

分布于干旱地区。年降水量少,群落结构简单,受降雨影响大;不同季节或年份种群密度和群落结构常发生剧烈变化,景观差异大。

(3)荒漠

分布于南北纬15°~50°之间的地带。终年少雨或无雨,年降水

量一般少于250mm,降水为阵性,愈向荒漠中心愈少。气温、地温的日较差和年较差大,多晴天,日照时间长。风沙活动频繁,地表干燥,裸露,沙砾易被吹扬,常形成沙暴,冬季更多。荒漠中在水源较充足地区会出现绿洲,具有独特的生态环境。

(4)冻原

分布于欧亚大陆和北美北部边缘地区,包括寒温带和温带的山地与高原。冬季漫长而严寒,夏季温凉短暂,最暖月平均气温不超过14℃。年降水200~300mm。

2、水域生态系统

(1)湿地

分布于大部分地区。可作为生活、工农业用水的水源;补充地下水;水禽的栖息地,鱼类的育肥场所。

(2)海洋

分布于太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋。生物群落受光照、温度、盐度、等非生物因素影响较大。

(3)淡水

分布于河流、湖泊、池塘等。淡水生态系统不仅是人类资源的宝库,而且是重要的环境因素,具有调节气候,净化污染及保护生物多样性等功能。

二、人工生态系统

1、农田

农作物为主,昆虫,鸟类,杂草,被废弃后,农田生态系统将发生次生演替,成为自然生态系统。

2、城市

除人工生态系统的共同特点外,城市生态系统以化石燃料为直接的能量来源,开放度高。

(4)盐度生态学扩展阅读:

人类对生态系统的影响:

一、破坏

1、对植被的破坏。

伐木业在引入大型作业机器后,工作效率迅速提高,这是植被破坏的重要原因。有些地区由于长期以木柴为燃料,长年累月导致了植被的严重破坏,黄土高原就是一个例子。

2、对食物链与食物网的破坏。

物种入侵。大规模捕杀

3、对无机环境的污染。

二、重建与改进

生态系统在遭到破坏后对其进行恢复需要运用恢复生态学原理。恢复生态学是研究生态整合性的恢复和管理过程的科学,生态整合性包括生物多样性、生态过程和结构、区域及历史情况、可持续的社会实践等广泛的范围。恢复生态学的目标是重建某一区域历史上曾有的生物群落,并将其生态功能恢复到受干扰前的状态。

⑤ 请问盐度与电导率换算有出处

盐度与电导率换算出自1978年实用盐标。该盐标定义的盐度与电导率之间的公式和关系。

实用盐标依然是用电导的方法测定海水的盐度,与1969年电导盐度定义不同之处是,它克服了海水盐度标准受海水成分变化的影响问题。在实用盐标中采用了高纯度的KCl,用标准的称量法制备成一定浓度(32.4357‰)的溶液,作为盐度的准确参考标准,而与海水样品的氯度无关,并且定义盐度:在一个标准大气压下,15℃的环境温度中,海水样品与标准KCl溶液的电导比:

(5)盐度生态学扩展阅读:

影响海水盐度的主要因素:

1、降水量与蒸发量的对比关系。降水量大于蒸发量,则盐度较低;

2、有暖流经过的海区盐度较高,有寒流经过的海区盐度较低;

3、有大量淡水注入的海区盐度偏低;

4、海区形状越封闭,盐度就会越趋向于更高或更低。

⑥ 按个体大小可将浮游生物分为哪些类型这种划分类别有何生态学意义

浮游生物按大小分类有何生态学意义
海洋生态系统由海洋和海洋生物组成。海洋中的植物绝专大部分属是微小的浮游植物;动物种类很多,大都能在水中游动。森林生态系统分布在较湿润的地区,动植物种类繁多,哟涵养水源、保持水土的作用,植物以乔木为主动物主要营树栖和攀援生活,有绿色
浮游植物是海洋生态系统中重要的生产者,是食物链的基础环节,在海洋生态系的物质循环和能量转化过程中起着重要作用。为海洋中的生命活动提供了能量。其生长繁殖除主要受到自身生物学特性影响外,还受到周围环境因素如海流、扰动、温度、盐度、营养盐和其他生物因素的影响。
浮游动物是海洋生态系统中非常重要的一大生态类群,种类组成繁殖、数量大、分布广,有着极其重要的生态学意义。浮游动物通过捕食作用控制浮游植物的数量,同时作为鱼类等高层营养者的饵料,其数量变化可以直接影响鱼类等的资源量,在海洋生态系统的结构和功能中起着重要的调控作用。浮游动物既是初级生产的消费者,也是次级生产者,在浮游植物和游泳动物食物链之间扮演重要角色,在海洋生态系统动态变化中起着重要的调控作用。

⑦ 有关指标的环境影响分析

为了使采样的指标测定更为科学,本书选择影响水体环境的几个主要因子进行环境影响分析(王振红,2005)。

2.1.2.1 透明度

水体中透明度大小是决定水体生产力高低的重要因子之一,也是测定最方便的富营养化指标。现已证明,射入水中的光强度大体上随水深呈指数关系减少(Beer定律):

煤矿塌陷塘环境生态学研究

式中:I0为表层水的光照度;It为深度为t的吸光度;α为吸光系数。

在贫营养湖中由于藻类等漂浮物质很少,α值较小,所以,入射光可以到达很深的部位。与此相反,在富营养湖中,如果藻类的现存量增加,则入射光急剧减少,透明度降低。美国环境保护署(EPA)把透明度作为湖泊分类的一个标准,即:透明度>3.7m的湖泊为贫营养,2.0~3.7m为中营养,<2.0m则为富营养。同时透明度还受外界污水注入和鱼类养殖的影响。

2.1.2.2 pH值

一般淡水水体由于碳酸系统的缓冲作用,pH值多在6~9之间变化,有时由于浮游植物强烈的光合作用,pH值在午后一段时间可达9~10以上(大连水产学院,1989)。

内陆水体按pH值可分为三类:①中碱性水体:pH值在6~10之间变化,塌陷塘的水属于此类水体;②酸性水体:pH值低于5,系沼泽之类;③碱性水体:pH值在9以上,一些盐碱性湖泊属此类,如青海湖、达里湖等。

按照与pH值的关系,可在水生生物中分出两种基本类型:

第一类为狭酸碱性生物,它们主要出现于中碱性水体,生活的 pH 值幅度为 4.5 ~10.5 之间。常见的淡水生物都属于这一类。例如纤毛虫中的弯豆形虫 (Colpidium campy-lum) 生活的 pH 值幅度为 4.5 ~ 9,一种臂尾轮虫 (Brachionus urceolaris) 适应 pH 值为4.5 ~ 11,鲤鱼为 4.4 ~ 10.4,青、草、鲢、鳙四大类鱼适宜的 pH 值均为 4.6 ~ 10.2。

某些酸性和碱性水中的生物也是狭酸碱性生物。前者称喜酸生物,如某些轮虫 (Elo-sauorallii) 、原生动物 (Hyalosphaenia) 和无色鞭毛类 (素裸藻) ,它们仅在 pH 值为 3.8的水藓沼泽的中央部分出现; 后者称喜碱生物,如某些蓝藻和软体动物。

第二类称为广酸碱性生物,它们在酸性水体和中碱性水体中都可见到,例如长剑水蚤(Cyclops longuis) 和卵形盘肠溞 (C.ovalis) ; 某些昆虫幼虫是非常强的广酸碱性生物。

通常酸性条件对许多动物的代谢作用是不利的。许多研究资料指出,pH 值的变化影响鱼类对氧的利用程度,并降低鱼类对低氧条件的耐力,而且在 pH 值过低或过高时,都将提高其窒息点。在酸性条件下,大多数鱼类对低氧耐力的减弱更为显著。在淡水鱼类中鲤鱼对酸性环境的反应比鲈鱼敏感,当 pH 值由 7.4 降至 5.5 时,鲤鱼每克体重每小时的耗氧量从 0.24 ~0.27 mg 降至 0.16 ~0.26 mg,每次呼吸所吸收的氧约减低 1/3 ~2/3。

pH 值的变化影响代谢过程也可以从摄食情况中看出,通常在酸性条件下,鱼类的食物吸收率降低。

pH 值的变化对水生生物繁殖和发育也有重要的影响。各种生物的生殖所要求的最适pH 值也不相同。例如某些刚毛藻 (Cladoora) 当 pH 值降至 7.2 ~ 7.4 时,即停止植物性繁殖而形成游动孢子; 而实球藻 (Pandorina) 则在弱碱性环境 (pH 值 7.8) 中繁殖最好。也有一些藻类在微酸性环境繁殖良好,如卵隐藻 (Cryptomonas ovata) 在 pH 值 5 ~7的环境中繁殖最快。

pH值对有机体的影响和溶解气体及某些离子浓度有关。当水中CO2浓度为10mg/L时,一种鲑鱼(Salmo gairdneri)半致死的pH值为4.5;CO2浓度增高到20mg/L时,pH值的半致死值升高到5.7;蓝鳃太阳鱼当水中溶解氧为5mg/L时,pH值升高到9.6即开始死亡,当溶解氧为10mg/L时则pH值9.5时无不良影响;Ca2+浓度的升高可减小低pH值的毒性,斑点鲑(Salvelinus fontinalis)在pH值为4时的存活率随钙浓度的增加而延长。

必须指出,天然水体pH值的反应是水的化学性质和生物活动综合作用的结果。因此,在研究pH值与生物关系时必须注意决定pH值的诸多因素,以及当pH值发生变化时所引起的其他因素的变化。例如在自然条件下,pH值的降低,同时伴随着CO2含量的增加和含氧量的下降,而很多动物在酸性水中,不能忍受低氧条件,在这种情况下,显然水中的含氧量、二氧化碳和pH值是同时对动物发生作用的。

此外,在pH值降低和氧气恶化的环境中,也可能有其他不利因素(如H2S)的产生。鉴于此,把pH值作为反映水体综合性质的特征应该是合理的。

2.1.2.3 溶解氧

水中溶解氧是水生生物生活和分布的重要因素,它在水中的状况直接决定着绝大多数水生生物能否生存。

绝大多数生物需要氧进行呼吸,缺氧可引起鱼类和其他水生生物的大量死亡,甚至全部死亡。仅在极少数情况下,出现过多氧对水生生物有害的情况。

氧的来源主要为大气溶解和水生植物的光合作用。在河川和贫营养型湖泊中,浮游植物较少,大气溶解起主要作用。因为氧在水中的溶解度较氮大得多。因此溶解水中的氧和氮的比例大于在大气中的比例:

煤矿塌陷塘环境生态学研究

气体在水中的溶氧量还与温度和盐度有关,水温和盐度越低,气体的溶解量越大。

大气在水面的溶解过程除了结冰期外都在不断地进行,但是如果没有水团的各种混合(波动以及水平水流和垂直水流),这种过程的作用只限于表层。气体在水中的扩散进行得很慢。根据粗略计算,平静的水面在一定温度下,每年只能扩散到6m深处,并且仅能使每升水含氧0.25mL。可见,仅凭借扩散作用不可能维持水中正常的含氧量。

因为大气中含有约21%的氧气,所以在水中也溶解着分子状态的氧。在完全不存在生物生产的纯水中,20℃下,水中溶解氧浓度约为8.8mg/L。在自然界里接近于纯水的贫营养湖中也具有相同的溶解氧浓度。但是,越是生物生长旺盛的富营养湖,其含氧量越受生物活动的影响。所以,溶解氧浓度可作为富营养化的良好指标。

在富营养型湖泊和肥水池塘,浮游植物的光合作用是氧的主要来源,大气溶解仅起次要作用。

水生动物的呼吸消耗大量的氧。冬季在透明的冰层下藻类仍可进行光合作用,为越冬的生物供给一定数量的氧气。白天水生植物在光合作用的同时也进行呼吸,不过呼吸的强度远低于光合强度,但在夜间,植物的呼吸(尤其是藻类)对于水中气体状况就有很大的影响。此外水中细菌的呼吸也是影响气体状况的极为重要的因素。在天然水中细菌的含量一般很高(约每毫升几百万个),平均每个细菌细胞一小时内可消耗0.3×10-11mg氧,若以重量计,则干重1mg的细菌1小时消耗3.6~7.2mg氧。由此可见,细菌消耗氧之多,尤其是在有机质大量分解时。不过细菌的呼吸强度与营养情况有密切关系,当营养条件恶化时,细菌的呼吸强度可减小几十倍。

2.1.2.4 营养盐

天然水体中氮和磷的含量在一定程度上控制着藻类的生长和产量。这两种元素的增加,最容易刺激藻类的生长。

氮是蛋白质的重要成分,是构成生物体的最重要的基本物质。除某些蓝藻外,一般水生生物只能利用溶解的有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮,而不能利用溶解的气体氮,因而水中氮的含量常不能满足生物的需要。

磷也是蛋白质的重要成分,高等动物(包括鱼类)的脑和神经中也需要磷。水中磷的含量通常很微小,因此浮游植物的繁殖和发育常因磷的不足而受限制。

磷和氮是水生生物需要而水中含量又很微量的物质,一般称为营养盐类或生源物质。

2.1.2.5 光照强度和光合作用

在水中,光线作为生态学的因子具有明显的效果(林碧琴,1988)。Maucha(1937,1942)曾计算过,在地球上任何一处的水表面的光强度,对藻类的同化作用是足够利用的,因此水表面的光线,对于藻类的出现来说不是一个限制的因素。只要有实际光照的一小部分,就足够藻类进行适度的光合作用。在欧洲中部,夏天大概只有实际光照的1/20,藻类便可达到光合作用的最大限度。由于这个原因,许多浮游藻类,其发生的适宜条件决不是在水的表面,而是在一定的深度中。在湖泊或海洋的深处,光线很快被吸收,并且光的性质也有明显的改变;在湖泊10m深处,光强度仅为水表面的10%,即使在最清洁的湖水中,也只有大约40%的光透入到1m深处。在海洋100m深处,则仅保留水表面光强的1%。

污染造成水中悬浮物质过多,由于悬浮物散射和吸收光线,妨碍光的透入,严重时可导致水环境光合作用的几乎完全停止,因而使整个水生态系统趋于瓦解。当水体富营养化造成浮游藻类生长过多时,也影响光线透入水层,降低水的透明度,反过来又影响浮游藻类的生长,造成它们大量死亡,使水的透明度又提高。

淡水浮游藻类中绿藻的最适光照度最高,硅藻次之,蓝藻更次之。光照过度对藻类是有害的,如小球藻在过强的光线下培养,细胞颜色为淡绿色,生长缓慢,最后会失绿而死亡。

由于水中光照强度随水的深度而递减,因此水层中的光合作用率也随水的深度而逐渐减弱,到了某一深度,光照强度已减弱到使植物在光合作用中所生成的氧量,仅能满足本身呼吸作用中的消耗,这时的光照度称为这种植物的补偿点。补偿点所存在的深度称为补偿深度。在补偿点的照度下植物尚能生存,但不能繁殖;补偿深度是植物向水深层分布的界限。补偿点随温度的降低而降低。

由于太阳辐射能因地理纬度、季节、昼夜等而有明显的变化,所以补偿深度不仅在不同地理区域内不同,而且同一水体在一年中的不同月份和同一月的不同时间内都有可能变化。一般来说,补偿深度约为水透明度的1.5~2.5倍。

2.1.2.6 金属元素(微量元素)

镁是藻类叶绿素成分之一,但需要量较低,天然水体中一般不缺乏,但在极贫营养型的湖泊中,镁不足时会成为限制浮游藻类生产力的因素。

铁能促进叶绿素正常发育,植物缺铁时常会发生缺绿现象。浮游藻类对铁的利用能力很强,加上其体表常吸附有相当数量的铁化合物,因此一般情况下不致缺铁。铁过多时则不利于藻类生长,在培养液中铁超过1.4mg/L时,浮游藻类的产生即受到抑制,超过2.9mg/L时,大量藻类会死亡。但在天然水中有时超过5mg/L时仍无毒害,这可能与其他离子的解毒作用有关。

微量锰存在时对浮游藻类的生长有刺激作用,超过0.01~0.02mg/L时即对藻类产生毒害。

硅是硅藻细胞壁和某些动物骨骼所必需的成分,从朱树屏(1949)的培养试验看,天然水中硅的不足对硅藻有限制作用。Wetzel(1976)也认为春季末浮游藻类中硅藻种群的消退是由于硅酸盐被消耗而降到0.5mg/L以下所致。但在一般情况下,淡水中硅的含量能满足硅藻的需要。

锌、硼、钴、钼、铜的微量存在对藻类生长有刺激作用,稍多量即有毒害。

2.1.2.7 叶绿素a

藻类和其他绿色植物一样具有叶绿素、叶黄素和胡萝卜素等多种色素。而叶绿素含量最大,而且几乎存在于所有藻类中,藻类中最常见的三种叶绿素是叶绿素a、b、c。由于叶绿素a在活的藻类中含量高,约占有机物干重的1%~2%,因此把叶绿素a的测定作为藻类现存量的一个重要指标,也可作为生物量的重要指标。此外,叶绿素a的测定方法简单,叶绿素a含量通常可以表示藻类含量的高低。叶绿素a含量随藻类类群而有不同,同时还受年龄、生长率、光和营养条件的影响。同时生物量和叶绿素a之比(自养指数)是很有价值的水质指标。在未受污染的水体中,浮游生物种群主要是自养的绿色藻类组成,随着水体污染,水中有机质逐渐增加,异养生物,如丝状细菌和着生原生动物的比例随之增加。

叶绿素a是富营养化水体监测中的一个重要生物学参数,同时也是水质动态变化的综合反映指标。该指标峰值的分布对湖泊水质管理具有重要作用。了解叶绿素a的含量及其主控因子分析是水体富营养化评价的重要前提,是治理水体富营养化的基础,对水体水质的管理很有意义。

⑧ 生态学家P.A.Haefner对褐虾在不同含盐量和不同温度条件下的耐受能力进行了研究.其研究的部分数据绘成

A、比较15℃水来温和5℃水温时源的曲线可知,5℃水温时褐虾对盐度耐受范围窄,A正确;
B、在20℃水温条件,30‰左右的盐度时,褐虾死亡率为0,故最适宜其生存,B正确;
C、在25℃水温、30‰盐度时,只有10%的褐虾死亡,C错误;
D、据图分析可知,温度和盐度等因子共同影响生物的生命活动,D正确.
故选:ABD.

⑨ 生态学问题

1.水流对水生生物学的意义:
生存因素之一。

2.影响动物食性变异的因素:
水流实左右著海水中之溶氧量、水温、盐度、食物来源等。
水流是对水温、盐度这二大因素有著关键性的影响,故而水流也就因此而左右著动物食性了。

3.生态学意义:
水流的强度与方向变化,这些水流运动来自洋流、海浪、潮汐等现象所造成,
这些水流运动是不固定方向、不固定强度,是有变化的水流运动。
水流是进行新陈代谢的关键,藉由水流为他们带来食物与营养,
水流带来的浮游生物,同时,排泄物也藉由水流被带走。
水流更是进行地盘扩张的重要功臣,受精卵得藉由水流传播到其他地方。此外,水流更是决定了呼吸作用与光合作用的效率。
水流也决定了生物成长与存活重要因素之一。

例如:如果水是静止的状态,氧分子就会产生一个明显的浓度梯度,在珊瑚不断利用氧气的情形下,浓度差会越来越大,结果就会使细胞逐步缺氧死亡,而二氧化碳移动的方向恰好和氧气相反,如果水流太弱,便会使细胞二氧化碳浓度偏高而使造成负面的生理影响。在钙化作用上,水中的钙离子和氧分子移动的方向相似,如果水流太弱,珊瑚得到钙离子的效率就会变差,进而使钙化作用变缓,珊瑚成长自然迟缓。从上述可了解,适当强度的水流对珊瑚是不可或缺的。

⑩  地质-生态学研究存在的问题与主要发展趋势

一、地质-生态理论认识和体系的形成

国际上现阶段地质-生态学研究与环境地质研究有相当程度上的相似性,但已经逐步体现出其研究特色,并有逐渐强化地质生态研究的发展趋势。但到目前为止相关研究成果还不够丰富,还不能认为系统的地质生态学作为独立学科已经建立。许多理论问题和应用技术方法尚不够完善。由于社会需要的推动,地质-生态学作为新兴的交叉学科发展方向,正在逐步成为研究热点和活跃点,但其内涵和研究范畴还没有形成广泛共识,地质生态指示性指标的研究、多目标的评价技术方法、地质生态设计与治理系统工程技术等许多方面需要进一步研究。

虽然地质-生态学作为一门独立存在的学科尚未成立,但作为一种学科交叉现象具有很大的发展空间,将来能否产生独立的地质生态学科,取决于能不能取得合理的、有广泛认可的学科定位。但无论形成独立学科,还是保持学科交叉的混合特色,都需要就其理论基础、研究范畴取得一定的共识,否则又会出现如同环境地质学形成后的“广义”概念与“狭义”概念的争论,难以在学科认同上统一。因此,需要对地质-生态理论认识和学科体系进行研究和讨论。

卢耀如先生将地质-生态环境的研究方向根据目的的不同分成如下几个方向:

综合性研究方向:该方向主要研究地质-生态环境的演变,需要在探索自然界存在的有利与不利这两方面的条件与因素的基础上,密切结合人类活动影响与工程效应,而加以综合的研究,这是研究地质-生态环境的最基本的准则与最重要的研究方向。

全球性的研究方向:地质-生态环境问题涉及到地球的自然演化、各种灾害的发生与发展,以及人类活动对环境的效应,这样,就需全球性的研究方向。

宇宙性的研究方向:对地球这一生态系统的演化与起源还不很了解,所以应用现代科学技术以研究宇宙中星球,特别是太阳系的起源和演化,这对探索和研究地球自身的形成与演化,也是非常主要的研究途径。

石建省认为,地质-生态学的系统发展应考虑在如下几个方面推进:基础地质-生态学理论研究、区域地质-生态学与比较地质-生态学研究、实验地质-生态学研究、专门地质-生态学(脆弱带地质-生态学、农业地质-生态学、城市地质-生态学等)研究、地质-生态经济与规划研究、地质-生态系统控制研究与工程实践。

二、地质环境-生态系统相互关系研究和剖析

水-土-生态三大要素(三个子系统)的存在形式、利用现状、形成演化规律、要素之间的相互作用以及对人类社会经济发展的制约和影响是地质-生态研究的主要对象。但目前对地质要素的生态意义和生态保护的地质依据都缺乏系统和科学的认识。地质环境-生态系统的相互作用应是地质-生态学研究的重要内容。

以地下水为例,以往的水文地质研究主要揭示地下水的来源、运移演化规律,地质-生态学研究则要探讨水对生态系统的控制,即“生态水位”的问题。“生态水位”是维持区域生态系统稳定所需的地下水位区间,高于这个水位区间上限临界值,地表土壤就会发生盐渍化,低于这个水位区间下限临界值,就很容易触发沙漠化。但这一水位区间又是一个复杂要素集合的函数,同时是一个时空动态变化的函数,它受到地质结构、地貌单元、气候条件、土壤类型、种植结构、植物种群特性、人为影响程度等的影响,需要进行系统相应分析。

三、地质一生态指标体系研究

脆弱性判别的实施是建立在利用科学的指标体系对脆弱地质生态环境进行结构表述的基础上的。指标体系选取指标的原则是以最少指标达到完整描述系统特征的目的,既要谋求科学性原则、完备性原则和独立性原则,大致需要如图10-3的步骤。

图10-3地质-生态指标体系的选取过程

地质-生态指示性指标体系的筛选是进行地质-生态分析的基础和关键,也是目前研究较少,需要予以重视的主要方面。国外曾经组织过国际间合作计划,集中探讨了为多目标可持续发展服务的“地质指示指标”筛选问题,并认真分析了这一问题的复杂性和深入研究的必要性,在他们的初步成果中,提出如下地质指示指标:珊瑚化学和生长方式、沙漠表面结皮和裂缝、沙丘的形成和再活动、尘暴的规模/延时和发生频率、地表冻融作用、冰川波动、地下水水质、非饱和带地下水化学、地下水位、岩溶作用、湖泊水位和盐度、相对海平面、堆积物层序和成分、地震、海岸线位置、边坡失稳(滑坡)、土壤和堆积物侵蚀、土壤质量、溪流、水流、通道形态、水流堆积的存储和运载、地下温度体系、表层转运、地表水水质、火山活动、湿地的扩张/结构和水文学、风力侵蚀,并且认为一些其他指标也应考虑在内,如:地磁场及其他地球物理参数、岩石应力状态、岩石风化、岩石-微生物相互作用、土壤/粘土膨胀、地表过火、湖泊/海洋堆积物的放气作用、非可再生资源指标等。这些成果的研究思路值得借鉴,但它的目的和对象与本文所要讨论的并不一致,尚需进一步研究总结。

四、尺度问题和时空演化研究(古地质-生态学研究)

由于地质-生态系统的复杂动态特征,在研究中必须注意其尺度效应,重视时空演化分析,加强对古地质-生态特征的研究,用地质历史演化的眼光看待我们目前的地质-生态状况。

1.尺度效应问题

自然过程和人为作用,都是在一定的空间和时间尺度内发生的,在不同的尺度上,其表现和描述的特征具有明显差异,描述其特征的指标也不一定一致。所以必须注意尺度问题。在上述分析中(见表10-1),曾论述过在不同区域尺度上控制地质-生态脆弱性的主导要素的不同,如在大的区域范围内,主导要素是大地构造单元,而在局部区域范围内,主导因素可能是气候条件和地貌单元等。同样,由于几十年来地质-生态环境的巨大变化,其时间尺度的对比也应高度重视,把不同年代的资料混合起来作为现状分析是不科学的。

2.时空演化研究方法

动态复杂系统的研究,要立足于几个基本观点:系统的观点,综合的观点,信息的观点。采取如下策略:

“以静表动”:抓住时空演变中有限个特征时期的静态状态,达到系统描述其动态特征的目的;

“由点到面”:突出深入研究空间中具有典型意义和带动作用的若干个点上的特征,来刻划面上的轮廓和规律;

“将古论今”:通过系统研究地质时期的地质-生态演化,认识当前所处演化阶段,推测其自然发展趋势,结合人为影响的强度,预测系统的变化趋势;

“时空融合”:将时间上的认识和空间上的认识集合起来,利用现代信息处理技术,进行时空总和分析和建模研究。

主导研究方法包括:实验、监测、调查与3S技术相结合。

3.古地质-生态分析的重要性

“将古论今”是地质-生态研究的重要手段。由于我们所处的自然环境是地质演化过程的阶段性表现,其今后发展趋势必然首先受制于地质演化规律,我们对现今地质-生态系统的认识也是非常零散的,很难形成时间序列,从而建立演化规律的认识。因此,开展古地质-生态研究显得格外重要。

五、脆弱带地质-生态系统研究

对地质-生态环境的认识是复杂的系统科学问题,涉及具有动态结构的多维信息体,尤其是脆弱地质生态环境的敏感性特征,决定了需要对多因素关系及其易变性进行研究,这种多因素关系构成“链式”结构,一种因素的变化可以触发相关联的其他因素发生变化,并且具有明显的临界值。认识地质生态环境的复杂性、“链状”关联结构是对其特征进行表述的重要前提。

确定描述这些内容的指标体系、分类标准、参数获取方法和精度控制要求是重要的前期工作,需要专门开展研究。赵跃龙认为,脆弱生态环境的成因,包括自然因素和人为因素两个方面,自然因素又分为地质脆弱因子、地貌脆弱因子、气候脆弱因子、水文脆弱因子,人为因素主要是不合理开发利用资源和环境产生的影响。但这些因素的脆弱表现和具体指标,特别是地质脆弱因子的表述研究的还十分不足。

对脆弱地质-生态环境进行评价的关键是脆弱性判别。这种判别体现在不同空间和时间尺度上,服务于不同的目的。单指标脆弱性判别一般适用于小的空间尺度和比较具体的服务目标,而综合脆弱性判别主要适用于较大空间尺度和多目标综合需要的判别,如脆弱地质生态环境对区域经济发展综合影响程度的判别。

六、地质-生态系统评价方法模型

1.地质-生态系统研究步骤

从研究阶段和程序上看,地质-生态系统研究的步骤见表10-2。

表10-2地质-生态工作划分与工作方法

2.地质-生态研究的方法体系

在地质-生态研究中,除了需要把3S技术与传统工作方法有机结合,大规模采用野外原位测试快速取得信息等技术支撑条件外,在多源信息综合评价过程中需要采用许多数学计算方法,通过这些计算方法及其组合应用,对地质生态类型做出量化判别,对地质生态状况做出综合评价。这些方法主要包括:

(1)加权综合指数法。根据实测值和评价标准求取分指数,然后由分指数计算总指数。计算综合指数的方法有叠加法、均方根法、权重法等。

(2)模糊综合评判。利用地质生态环境质量分级中间过渡的模糊性,按不同分级标准通过建立隶属函数在闭区间[0,1]内连续取值来进行评价。

主要步骤有:对单项指标分别建立隶属函数,求出隶属度;建立模糊关系矩阵;计算各因子的权重;进行模糊聚类,综合评判,取聚类系数最大者为该评价点所属级别。

(3)灰色系统分析。基于地质生态环境系统的灰色性,考虑多因子的综合影响,利用灰色系统理论进行因子之间的灰色关联分析、灰色聚类(等斜率法、倍斜率法)、灰色预测、灰色控制等操作。

(4)层次分析(AHP)。AHP是一种系统工程方法,它根据各类指标及各类指标诸因子在环境中的相对重要性,经过层次结构、构造判断矩阵、层次单排序、层次总排序、一致性检验等步骤,分别算出指标之间的相对重要性,以此作为“权”。

(5)有限元与有限差分。进行参数场模拟和环境稳定性分析,在参数比较充分的情况下可以使用有限元等数值法。通过分析调研、模型抽取、模型建立、模型计算与检验等步骤进行分析应用。

(6)神经网络模型。可以应用误差反向传播人工神经网络模型(B-P网络)。它包括有多个节点的输入层(多要素)、多个节点的中间层(相互关联)、一个或几个节点的输出层组成。利用该模型解决地质生态环境评价分析中的模式识别和系统辨识问题。人工神经网络理论通过对代表性样本的学习自学习、自适应,掌握事物的本质特征,易于作出客观、正确的判断。B-P网络的学习过程就是一个网络权系数的自适应、自调整过程,通过反复训练后,网络具有对学习样本的记忆、联想的能力。

(7)分形计算。地质生态环境系统中的一些分析对象,可能具有自相似性几何特征,而且这种自相似性可以用分数维(D)来表示。

(8)多元统计分析。统计分析是常用、成熟的计算机数值处理方法,考虑到本系统对统计分析的要求,将在系统开发中融入必要的数据处理和回归分析功能,如一元线性回归分析、多元线性回归分析、逐步回归分析、平滑与拟合、主成分分析、排序等。

(9)人工智能与可信度分析。地质生态环境系统的不确定性决定了在分析过程中需要一定的非确定性专家知识的支持,需要以决策支持系统的思路,通过人机对话方式进行智能处理。一些模型运算结果或中间处理过程需要进行可信度分析。

3.综合地质-生态模型分析体系

(1)农业地质-生态适宜性分析模型。农业是我国最重要的基础产业,随着人口增长,经济发展,国家对农业的发展越来越重视。农业地质生态作为地质生态环境研究的重要方面,主要研究农业生态与地质环境的相互关系,研究开发农业地质资源及其利用、改造和调控的措施,研究农业地质生态环境污染与防治、农业地质灾害防治及农业地质环境区划等问题。

作为农业地质-生态分析的辅助分析工具,本模型应提供一系列分析方法,使用户能够对所研究的区域农业环境问题的各种影响因素进行分析,尤其是对表层地质结构、岩土元素地球化学、生物、水文地质特征等与农业生产的关系进行系统分析,取得对控制性因子的认识。然后选择综合评价方法,进行农业地质生态适宜性综合评价,生成适宜性分区图。

(2)地质-生态质量综合评价模型。地质-生态质量综合评价是一个复杂的分析过程,由于地质生态环境系统的复杂特点,难以用一种统一的方法和规范的计算过程进行评价。从实际需要的灵活性出发,这方面的模型分析采取优化组织的方法集合方式,通过与信息系统数据库和图形库的紧密连接,以人机对话方式由用户选择模型运行机制、计算方法、参数提供方式、结果输出方式与流向等,进行模型实际运作。

(3)区域地质-生态环境承载力分析研究。区域地质-生态承载力表征模型与求解;区域地质-生态承载力综合评估;区域地质-生态承载力饱和度;区域地质-生态综合敏感度与触发因素分析。

(4)土地质量退化与侵蚀控制分析模型。

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