各类生物在水生态系统中的作用课件

各类水生生物在水生态系统中的作用水细菌浮游植物浮游动物大型水生植物底栖动物周丛生物鱼类3.1水细菌广义上，水微生物包括细菌、真菌、放线菌、蓝藻和原生动物原核生物，大多数单细胞，一般＜1µm形态各异，主要为球状、杆状和螺旋状可分为：球菌、杆菌、螺旋菌、链球菌等球菌：最为一致，直径0.5~1.0µm杆菌：短的1~1.5µm，长的线状体可达10~18µm，有的线菌可长达数毫米螺旋菌：1.0~300µm2季节变化温带湖泊冬季比夏季低——自源性(autochthonous)和外源性(allochthonous)颗粒有机物质和溶解有机物质的量Overbeck等(1964、1965、1968、1979)周年观察，异养菌和浮游植物——成平行关系→随着浮游植物种群的季节演替，细菌也有同样的演替，可分为春、夏、秋季细菌种群Straskrabova等(1979)：浮游植物高峰后5—10d细菌群落也明显增长，进入生长对数期→藻类细胞分泌的溶解有机物质刺激细菌生长3垂直分布也与藻类生长有关：有机物质的变化密切相关分层深水湖泊：

湖上层最高 温跃层和湖下层的上面最低 湖下层的下面缺氧区又有增加湖底沉积物表层，比表层水高3~5个数量级，甚至6~7个数量级细菌的数量再随着沉积物深度增加而下降。下降得最快的是腐生菌——可供细菌同化作用的有机物质含量越来越少4细菌水平分布降雨、地表径流、温度、浮游动物对细菌的掠食、沉积物的性质等地貌形态上不复杂而又没有外来污染的湖泊，分布比较一致；形态复杂，多湾、汊，或污染——营养物来源丰富地区可高几个数量级→水平上斑块状分布湖底覆盖物：沿岸区高等水生植物，沉积物中细菌数量高出深底带沉积物几个数量级；但如果沿岸区的底质是砂的，而且又为波浪不断地洗刷，则反而比深底带沉积物中的细菌数量低些(Jones1980)在十分贫瘠的贫营养湖泊中，深底带沉积物中细菌数量比水层少——可被细菌利用的有机颗粒碎屑在末沉淀到底层之前已完成分解过程DOM：POM：活体的生物量＝100：10：2DOM来源：a 初级生产者分泌释放—Pn的10％~30％(Wetzel等，26％：浮游植物5％、附植藻类7％、附泥藻类5％、高等水生植物5％、光合细菌4％)b死亡植物的自溶c活的细菌渗出d外源性流入POM来源：a动物粪便——可占摄入量的33％（对碳氮比例要小于17--藻类碳氮比70左右、水草200左右，动物缺少水解多糖和高分子聚合物的酶）b胶质——更不易消化c分泌毒素以抵制吞食∴初级生产的大部分转化为颗粒碎屑2.细菌是整个水生态系统中最重要的消费者初级生产通过直接的和间接的途径进入碎屑食物链银泉Pn中50%转入碎屑食物链(Odum,1957)Lawrence湖敞水区，80%（Wetzel,1973：产量171gC/m2，细菌呼吸20gC/m2，沉积物呼吸118gC/m2)各种厌氧的水体：颗粒碎屑→细菌，生态学效率是24%~66%，平均50%各种好氧环境，Pn至少50%→颗粒，颗粒碎屑50%→细菌∴生态学效率约25%（＞＞10%营养级转移效率）在这25%的推算中还未包括除初级生产外其他营养级和外源性物质转移来的碎屑，也未计入从溶解性碎屑转移而形成的细菌生物量∴细菌是全部生态系统中最重要的消费者㈡、细菌对碎屑的分解除了营光合作用的细菌外，几乎大部分细菌都能利用死的有机物质作为能源和碳源细菌作为初级分解者，有三个有利的条件：①能利用低浓度的有机物质，也能同化溶解性的无机营养物如磷、氮等；②能分解营养贫乏的植物组织，它有各种酶系统足够水解植物的组分——多糖和高分子聚合物。不同种类的细菌有不同的专性酶，认为地球上没有什么有机化合物(无论是天然的，还是合成的)不能被某种假单胞菌分解的；③有许多细菌能在厌氧环境中进行新陈代谢活动㈣、与其他生物的关系食物—细菌是水体中重要的生产者

原生动物、小型后生动物、滤食动物、食碎屑动物

个体小，周转快，生产力高 其他动物对细菌的捕食可刺激其种群增长病原体㈤、益生菌在水产养殖中的应用有助于肠道菌群平衡的微生物和物质(Parker,1974)活的微生物饲料添加剂，通过改善肠道内茵群平衡而对动物产生有利的影响(Fuller,1989)有助于增进动物健康的活微生物饲料添加剂(Tannock,1997)一类添加到养殖水体中的有益微生物(Moriarty,1998)Kozasa(1986)首次将益生菌应用于水产养殖：芽孢杆菌(Bacillustoyoi)→日本鳗鲡→爱德华氏菌引起的死亡↓改善养殖生态环境提高养殖动物的免疫力抑制病原微生物

益生菌的种类包括细菌、真菌、微藻等，具有3个基本特征：体外实验中能拮抗病原菌或(和)快速降解有机质能在养殖动物肠道、养殖水体中存活感染实验中能提高养殖动物对病原体的抵抗力，促进动物生长益生菌三大功能1.调节养殖水体水质—水质调节剂2.控制有害微生物—微生物控制剂3.增强养殖动物体质—饵料添加剂1水质调节剂 光合细菌、化能异养菌光合细菌菌剂：光合作用能力，直接消耗有机物、氨态氮，利用硫化氢，通过反硝化作用除去水中的亚硝酸氮缺点：菌种单一，对大量大分子有机物质(如养殖动物排泄物、残存饵料、浮游生物残体等)不能很好分解利用化能异养菌菌剂：复合菌剂，氧化、氮化、硝化、反硝化、解磷、硫化、固氮等作用，分解排泄物、残存饲料、幼植物残骸等有机物，促进藻类生长繁殖；藻类的光合作用又为有机物的氧化分解、微生物及养殖生物的呼吸提供溶解氧→良性生态循环，菌藻平衡2微生物控制剂拮抗作用：通过营养竞争、空间竞争或分泌抗生素、细菌素等毒素，杀死或抑制病原微生物，为养殖动物营造良好的生存环境Maeda等(1989)：PM-4→虾、蟹育苗水体，抑制弧菌和某些真菌，促进幼体生长，提高成活串Garriques等(1996)：溶藻胶弧菌→万氏对虾育苗水体，竞争性排斥潜在的病原菌，以提高幼苗的产量Moriarty(1998):芽孢杆菌制剂→成虾养殖，成功地改善了水体和底泥中的细菌组成，有效地控制了弧菌病的发生（印尼）补充营养，改善机体代谢，降低饵料系数

益生菌菌体本身含有大量的营养物质e.g.PSB富含蛋白质，粗pro65％，还含有多种维生素、钙、磷和多种微量元素、辅酶Q等益生菌在动物消化道内的繁衍、代谢，可产生动物生长所必需的营养物质，如氨基酸、维生素、胆盐等益生菌还可产生淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶等消化酶类，协助动物消化饵料；产生各种B族维生素，加强营养代谢，从而提高饵料的转化率。刺激免疫系统，提高免疫力免疫激活剂，能有效提高干扰素和巨噬细胞的活性，通过产生非特异性免疫调节因子等激发机体免疫功能，增强机体免疫力和抗病力e.g.光合细菌→中国对虾，22d后，虾体PO、SOD、溶菌和抗菌活力分别比对照组高102.2％、22.1％、53.4％和14.0％，血细胞数目高出67.2％（孙舰军等，1999）改善养殖动物的商品性能减少使用抗生素，改善养殖动物的肉质与体色，提高其耐受力与应激力e.g.以芽孢杆菌为主的复合菌剂→斑节对虾：虾体水份降低，粗蛋白含量升高，呈味氨基酸明显增加；应激时半致死时间分别比对照组延长2.1h和3h（张庆等，1998）3.2浮游植物浮游生物(plankton)：德国生物学家ViktorHensen于1887年首先提出：包括那些在敞水区自由悬浮但不能自主游动的所有有机体，它们依赖于水的运动以维持自身位置和被动运动——排除了能游泳的大型水生生物(如鱼类、哺乳类等两点补充：

其一，浮游生物实质上并不悬浮，只有极少数种类是持续上浮的，多数种类的比重比水大其二，许多浮游生物并非绝对地局限于敞水区(pelagic)，它们生活周期的一部分或大部分时间生活在底部或其他区域，换句话说，它们多属于兼性浮游生物(facultativeplankton)浮游生物的大小和体积差别显著：

大型的种类肉眼可见，e.g.团藻、微囊藻，大于1mm 小型种类的小于1µm或比细菌还小；绝大多数肉眼看不见依据个体大小可将其分为： 网采浮游植物(20—200µm) 微型浮游植物(2—20µm) 超微浮游植物(小于2µm)按其营浮游生活的性质和程度： 真性浮游生物(euplanktonorholoplankton) 假性浮游生物(pseudoplankton) 兼性浮游生物(facultativeplankton)各类浮游生物的大小划分和代表类群抚仙湖浮游藻类数量(×104个)垂直分布的季节变化水深m0.55.010204050100平均数量最多层种类数1月8.136.39.4811.3712.665.988.99144月14.3712.858.337.222.341.107.87297月2.9918.3713.7115.161.320.918.581510月10.3517.2224.4818.129.453.2613.8221㈡、水平分布湖水处于相对静止状态和浮游藻类的生活环境没有发生突然变化的情况下，才能保持浮游藻类水平分布的正常状态风浪、湖流或水位陡涨陡落等→破坏水平分布一般：沿岸带＞河口区＞敞水带(湖心区)沿岸带有来自地表泾流的外源营养和明显的水体混合，是藻数量大的主要原因；河口区由于有来自湖水携带的外源营养的补充，营养较丰富，藻数量也较高；敞水带尽管湖底积聚着大量的营养物质，但由于较深或分层的缘故，藻数量少浮游植物群落的季节演替㈠、一般规律浮游植物种类成分的季节性变化，两种机制引起（单独或复合作用）演替(succession)：一个特定水体内的物理(如光、温)，化学(营养物、水质、毒素)和生物(竞争、摄食)因素的改变所引致的种类变化 典型的演替，是固有种类(或本地种)的变化次序(sequence)：水体类型的变动而引起的种类变化典型的次序变化，则是外来种群引入和繁殖所引起的。特殊情况下，外来种群可以完全替代原先的水体生物类群温带湖泊浮游植物群落的演替湖泊浮游植物种类组成变动的周期是极其相似的：早春温度较低，但高光强和长日照→浮游植物大量增殖随后，水温逐渐升高，水体分层，藻类可以充分利用水体营养，浮游动物尚未大量出现，个体较小、易被吞食且生长迅速的种类→春季水华的优势种群优势种类：硅藻，（温带湖泊中）绿藻，在水体富营养化时，绿藻和蓝藻常相伴大量共存随着浮游动物摄食压力↑，营养物↓，春季水华结束，标志着浮游植物生产力的夏季下降夏季个体较大、不易被摄食的种类普遍发生优势种类：蓝藻和绿藻，水体富营养化时蓝藻秋季温带湖泊夏末混合，水层中营养丰富——秋季高峰，出现较小的硅藻增殖冬季营养物浓度升高，但低水温、低光照强度和短日照→浮游植物的生物量和生产力很低优势种：几个门类的耐寒种浮游植物季节演替的影响因素除了上述的光、营养、温度和摄食压力等影响外，还与其他一些因素有关，e.g.硅藻生物量下降→水体混匀层硅的再生速率低动鞭藻——营养物缺乏时寻找合适的位置而占优势夏季浮游生物量下降→部分是P/R比率下降所致： 营养物缺乏降低了光合作用速率 高温提高了呼吸速率 →→净生物量低㈡、我国一些湖泊浮游植物群落的季节变化我国湖泊资源丰富，类型多样湖泊生态学研究 浮游植物种类组成和现存量方面，大量的资料 群落的季节变化方面，仅几个湖泊e.g.东湖长期系统的观测1．群落变化的几种常见类型(1)单一型 群落结构极其简单 全年由一门藻类占绝对优势(70％) e.g.甘棠湖，蓝藻，85％以上，其余的为绿藻 具有类似变化的有南湖和高州水库(2)单季交替型 群落结构简单 全年中大部分季节由某一门藻占绝对优势，但是在某一季节则其它门的藻百分比上升，成为优势，种类演替多在冬季或春季发生 e.g.麓湖、流花湖、玄武湖(3)双季交替型 一年中在两个季节由不同藻类交替占优势 e.g.墨水湖：（荔湾湖亦如此） 冬、春——硅藻；夏、秋——蓝藻 春末和秋末则是绿藻和蓝藻共存 群落种类更替一般发生在春末夏初和秋末冬初(4)多次交替型 群落组成较复杂，一年中各门藻类的优势交替出现，季节更替明显e.g.固城湖：（淀山湖、洱海） 冬、春： 硅藻和蓝藻 夏季： 蓝-硅-绿-隐藻 秋季： 绿-硅-蓝藻2．东湖群落的季节演替研究——次序过去30年中东湖浮游植物数量的改变——以湖中心采样站(II)为例：50年代：(27~949个/m1)60年代：平均数接近1000个(156~4662个/m1)70年代：超过1000个（最多35000个/ml）以1956~1957年均值为基数，则1962~1963年增长3.37倍，1973~1975年增长13.9倍以1962~1963年均值为基数，则1973~1975年增长4.1倍藻类群落的组成(用各门的百分率表示)在过去20年间的明显变化：1956~1957年，甲藻第