实验1广州大学城生态系统调查与景观23323分析.doc

实验1 广州大学城生态系统调查及景观分析（广外文心湖）1实验目的1.1 广州大学城广外文心湖生态系统的组成，结构及功能。1.2 重点分析广州大学城广外文心湖湿地生态系统的组成，结构及功能。1.3 通过实地调查和室内实验，掌握水生生态系统健康的评价方法。2. 实验器材2.1 材料：广州大学城广外文心湖，浮游植物，湿地水样及其光/富营养可诱导培养藻类。2.2 仪器及实验用品：连接互联网的电脑，数码（手机）相机，分光光度计以及多种理化指标测定仪器。3. 实验内容与步骤3.1广州大学城各校区生态系统的观通过google地图在线软件，获得广外文心湖的不同尺度的地图，分析并标注其中的不同类型生态系统，以及它们的组成，结构及功能，并从学校尺度水平整体分析广外文心湖的组成，结构及功能。在学完景观生态学后，再对大学城各校区开展进一步的景观分析。3.2 广州大学城各校区湿地生态系统调查与健康评价 （1）样点湖泊的观察和记录描述样点位置、水面大小、水生动物种类及种群大小、浮游植物种类及种群大小、岸边植物种类及种群大小及四周景观类型、湖水的输入与输出大小、有无污染源、水质有无异味、水质颜色等。同时拍下实物照片，用作后续分析和评价的支撑材料。（2）水样采集 每组准备7个500ml大小的塑料瓶，先用自来水反复冲洗，再用去离子水润洗二次用于水样采集。沿调查湖岸均匀布点，采集水样（注意安全）。采集的水样尽快带回实验室，进行理化分析。（3） 室内实验pH值测定用试纸或pH计测定水样的pH值。吸光值测定：以去离水作为对照，于600nm，675nm和750nm处，测定水样的吸光值。溶解氧等理化指标的测定方法参见仪器说明书。（4） 绿藻光诱导富集培养在500 ml三角烧瓶中装入250ml水样（也可将剩余的水样于光照下直接培养），并用Hoagland营养液母液，将水样中的营养液浓度提高至1*Hoagland营养液水平，于室内24小时照光培养。【待瓶底出现绿色沉积物后，吸取沉积物进行显微镜检。对常见藻类进行绘图，鉴定绿藻种类，区分优势种群和偶见种群（实验2）】。4实验结果、数据分析与讨论对调查和实验获得的数据，进行统计分析；查阅资料，并结合实验数据，对广外文心湖的生态健康进行评价。湖泊生态系统、森林生态系统、草原生态系统广外校园全景：森林生态系统草原生态系统、森林生态系统广外以外的卫星图：长洲岛（森林生态系统、草原生态系统）珠江分支（河流生态系统）采样区域：标记为A区域所调查生态系统的观察和分析：广外文心湖生态系统是由非生物环境、生产者、消费者和分解者组成的。据我们小组实地观察，非生物环境有太阳辐射、温度、湿度、风等；生产者为植物（认识的品种有水葫芦、柳树、榕树、杉树、三角梅、狗尾草、蛇舌草、蒲公英、大叶黄杨、小叶黄杨、金叶女贞等等）；消费者为动物（黑天鹅、鱼、各类昆虫等等）；分解者就是微生物了。当天我们主要的活动区域是广外文心湖附近，所以着重分析这里的生态系统。生态系统的形态结构表现在水平分布上的镶嵌性，垂直分布上的成层性。在湖泊附近的树木，鸟类和绿色植物就会因为光和食物而产生成层现象。而镶嵌性就体现在一个小区域就会有不同的种群。据我们了解，黑天鹅都被圈养起来，有专门的人为它们提供饲料，而且它们活动的范围很小，在这个湖泊生态系统的能量流动中只吸收很少部分的能量。生产力就靠绿色植物了，能量逐级流动，最终流向鱼、昆虫等等。在湖泊生态系统中，比较重要的应该是水循环。广州雨量较大，太阳辐射较强，下雨和蒸发的交替促进了湖水的更新，使整个系统充满活力。但湖水流动较少且有一入水口输入污水，若遇上长期阴雨天气且未能注意治理，会导致湖水异味加重，水质恶化。景观的基本要素是斑块、廊道和基质。在这个景观中，湖泊属于基质，环湖的绿化带属于廊道，绿化带的不同植物种群属于斑块。由于湖泊水滨地带土壤、植物和基质的多样性，很多鱼类、鸟类、爬虫类、两栖类动物会选择在此栖息。水滨地带能够为各种生物提供丰富的食物、水分。隐蔽场所等生存所必需的条件，有利于该生态系统的发展。从景观的美学价值来说，这个湖泊给人一种宁静的感觉，不过湖水会发出异味，但还是可以为学生提供一个休憩的好地方。这个湖泊属于人工湖，很多植物都是外购的，并不是土生土长的植物，这不符合自然性原则。但它基本上都能履行好作为景观的职责。样点湖泊的观察和记录：所调查的样点位于广外教学区实验楼旁的文心湖，水面大约14000平方米。湖面人工养殖了6只黑天鹅，水中水生动物包括鱼和多种浮游动物，因水质不够清，且不能下水了解，故未能知道水中有哪些动植物。水面的浮游植物有水葫芦，分布在湖水靠岸处，实验楼旁（上图中A区域）湖水流动较少水葫芦较多，种群大小约为1平方米。岸边有多种植物：榕树、杉树、三角梅、狗尾草、蛇舌草、大红花、蒲公英、垂柳、大叶黄杨、小叶黄杨、金叶女贞等等（附图于文档末尾）。见湖有一入水口，但湖水流动较少，估计湖水输入及输入量为80立方米/分钟。湖水为绿色，有异味，入水口附近水颜色较深且异味较重，越远离入水口水质越清且味道越淡，推测有污染源在在上游但未能找到污染源的具体位置。实验数据统计分析：水样A水样B水样C水样D水样E平均数方差标准差PH7.158.458.367.88.297.158.118.357.788.297.168.418.367.88.29平均PH7.158.328.367.88.297.980.270.52OD6000.0330.0380.0330.0440.0410.0392.5510-50.005OD6750.0290.0340.0290.0410.0370.0342.710-50.005OD7500.0250.030.0260.0350.0320.031.7510-50.004溶氧率67.70%61.70%57.40%73.60%82%68.50%9.4610-30.097导电率s/cm39438638140340339398.59.9 实验数据统计分析图表：讨论作业：1查阅资料，了解水质分析常用的理化指标、指标分析的意义及指标分析的方法。常用的指标可分为物理、化学、生物三大类： 一、物理性指标： （1）温度 许多工业排出的废水都有较高的温度，这些废水排入水体使其水温升高，引起水体的热污染。水温升高影响水生生物的生存和对水资源的利用。氧气在水中的溶解度随水温的升高而减小，这样，一方面水中溶解氧减少，另一方面水温升高加速耗氧反应，最终导致水体缺氧或水质恶化。 （2）色度 色度是一项感官性指标。一般纯净的天然水是清澈透明的，即无色的。但带有金属化合物或有机化合物等有色污染物的污水呈各种颜色。将有色污水用蒸馏水稀释后与参比水样对比，一直稀释到二水样色差一样，此时污水的稀释倍数即为其色度。 （3）嗅和味 嗅和味同色度一样也是感官性指标，可定性反映某种污染物的多寡。天然水是无嗅无味的。当水体受到污染后会产生异样的气味。水的异臭来源于还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物和氯气等污染物质。不同盐分会给水带来不同的异味。如氯化钠带咸味，硫酸镁带苦味，硫酸钙略带甜味等。 （4）固体物质 水中所有残渣的总和称为总固体（TS），总固体包括溶解物质（DS）和悬浮固体物质（SS）。水样经过过滤后，滤液蒸干所得的固体即为溶解性固体（DS），滤渣脱水烘干后即是悬浮固体（SS）。固体残渣根据挥发性能可分为挥发性固体（VS）和固定性固体（FS）。将固体在600的温度下灼烧，挥发掉的量即是挥发性固体（VS），灼烧残渣则是固定性固体（FS）。溶解性固体表示盐类的含量，悬浮固体表示水中不溶解的固态物质的量，挥发性固体反映固体中有机成分的量。 水体含盐量多将影响生物细胞的渗透压和生物的正常生长。悬浮固体将可能造成水道淤塞。挥发性固体是水体有机污染的重要来源。 二、化学性指标：（1）有机物 生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机化合物在微生物作用下最终分解为简单的无机物质、二氧化碳和水等。这些有机物在分解过程中需要消耗大量的氧，故属耗氧污染物。耗氧有机污染物是使水体产生黑臭的主要原因之一。 污水的有机污染物的组成较复杂，现有技术难以分别测定各类有机物的含量，通常也没有必要。从水体有机污染物看，其主要危害是消耗水中溶解氧。在实际工作中一帮采用生物化学需氧量（BOD）、化学需氧量（COD、OC）、总有机碳（TOC）、总需氧量（TOD）等指标来反映水中需氧有机物的含量。其中TOC、TOD的测定都是燃烧化学氧化反应，前者测定结果以碳表示，后者则以氧表示。TOC、TOD的耗氧过程与BOD的耗氧过程有本质的区别，而且由于各种水样中有机物质的成分不同，生化过程差别也比较大。各种水质之间TOC和TOD与BOD不存在固定的相关关系。在水质条件基本相同的条件下，BOD与TOC或TOD之间存在一定的相关关系。 （2）无机性指标 植物营养元素 污水中的N、P为植物营养元素，从农作物生长角度看，植物营养元素是宝贵的物质，但过多的N、P进入天然水体却易导致富营养化。水体中氮、磷含量的高低与水体富营养化程度有密切关系，就污水对水体富营养化作用来说，磷的作用远大于氮。 pH值 主要是指示水样的酸碱性。 重金属 重金属主要是指汞、镉、铅、铬、镍，以及类金属砷等生物毒性显著的元素，也包括具有一定毒害性的一般重金属，如锌、铜、钴、锡等。 三、生物性指标： （1）细菌总数 水中细菌总数反映了水体受细菌污染的程度。细菌总数不能说明污染的来源，必须结合大肠菌群数来判断水体污染的来源和安全程度。 （2）大肠菌群 水是传播肠道疾病的一种重要媒介，而大肠菌群被视为最基本的粪便传染指示菌群。大肠菌群的值可表明水样被粪便污染的程度，间接表明有肠道病菌（伤寒、痢疾、霍乱等）存在的可能性。 指标分析方法：1中和的方法 包括水体的碱度、酸度等；2生成螯合物的方法 如Ca2+ Mg2+及硬度等；3加热和氧化剂分解法 将含生物体在内的有机化合物的含量以加热分解时产生CO2的量总有机碳（TOC）；微粒有机碳（POC）、分解时消耗的氧量总耗氧量（TOD）或消耗氧化的量化学耗氧量（COD）来表示的指标；4生物化学反应的方法论 以生物化学耗氧量（BOD）为代表，是测定微生物分解有机物时所需消耗的氧量，包括测定微生物在呼吸过程中产生的CO2的量以及利用脱氢酶等酶活性法来测定有效生物量等指标；5氧化还原反应及沉淀法。最典型为溶解氧含量及氯离子含量等指标。6电化学法。有水的电导率，氯化-还原电位（pE）以及包括pH在内的离子选择电极的各种指标，如F-、NH4+以及许多金属离子；7微量成分。以仪器分析为主要检测手段。包括分光光度法，原子吸收光谱法，气相、液相色谱法，中子活化分析法以及等离子发射光谱法等。指标项目众多，如生物营养元素、各种化学形态的重金属离子及非金属微量元素、微量有机物、水已的污染物（如有机农药、油类）以及放射性元素等等。2从景观生态学的角度，评价大学城人工湖泊的现实意义。1）减缓温室效应。水的比热容大，能吸收更多热量，因此人工湖可以降低环境温度。另外，人工湖周边的绿地除了可以覆盖荒芜地面与水泥地面，从而增加该地面的比热容，还能进行光和作用，吸收温室气体CO2，加上水能释放氧气，使得环境温度增加减缓，达到减缓温室效应的良好作用。2）美容美化。大学城处于隔离城市的一个“小岛“显得较荒凉，人工湖的存在影响其周边物种多样性，使小城变得更有生机,而且美化了小城的环境。3)供人们平时休闲放松的去处。大学城人工湖周边绿树成荫，还设有小凳子，供人们乘凉歇息4)蓄水。人工湖的开发有利于下雨天雨水的储存从而避免水土流失且调节气候。5) 调节大学城校园的气温空气湿度。人工湖是校园水循环中的重要成分，起到调节水循环，吸收热量、降低校园温度，增加空气湿度的作用。6)对未来旅游业也造成一定的帮助。例如大学城的中心湖周末吸引市区的人进行休闲活动如放风筝、钓鱼等，将来也有很大的发展前景。3 评价所调查湖泊的生态系统的健康，并依据实验数据预测该生态系统的发展趋势（动态）。广外文心湖是一个开放系统，因为它没有明显的边界，能量、物质和生物都可以自由进入和离开。对于健康的河流生态系统，具有良好的水质（特别是DO值高），水体中生长许多水生植物，水生动物和微生物，它们构成复杂的食物链和食物网，生物多样性高，物质循环，能量流动和信息传递畅通。当受到轻微的外部干扰，如少量无机物（或有机物）的排放，生态系统能通过负反馈调节分解或消耗它们，从而净化水体。由于这种净化作用是生态系统自身完成的，因此称为自净。健康的生态系统具有一定的自净能力。而生态系统健康包含两方面内涵：满足人类社会合理要求的能力和生态系统本身自我维持与更新的能力。生态系统健康是指一个生态系统所具有的稳定性和可持续性。景观健康是在人类的积极干预条件下，人类活动的影响不至于导致景观维持其自身稳定结构与正常功能的紊乱；随着时间的流逝，景观的演变与发展不会影响或损害到邻近景观及人类社会-经济系统的有序、健康及持续发展。本次调查的文心湖水质的溶氧率均值为68.50%，DO值较高。水体中水生动、植物和微生物量相对较少，生物多样性中等，物质循环，能量流动和信息传递尚为畅通。生态系统的服