水环境生态学基本结构功能

水域生态系统的根本特征内陆水域〔Inlandwaterarea〕湖泊LAKES,池塘PONDS,水库RESERVOIR溪流STREAMS,河流RIVERS河口ESTUARIES湿地WETLANDS

水量平衡

水圈中的水通过水文循环运动，从多年意义上：海洋中的水量保持平衡陆地上各类水体中的水量也是收支相抵各类水体中的水都在不断更新补充见图表海洋是一个蒸发大户第一节理化特性物理条件太阳辐射、温度、色度、透明度化学因素主要离子、溶解气体、营养盐第一节理化特性物理条件太阳辐射为水生植物光合作用活动提供能源，是水域生态系统能流的起点对动物的生长、繁殖、发育、代谢活动和分布有直接影响杀菌和使化学物质光解太阳辐射强度由于地球以椭圆形轨道绕太阳运行，因此太阳与地球之间的距离不是一个常数，而且一年里每天的日地距离也不一样。某一点的辐射强度与距辐射源的距离的平方成反比，这意味着地球大气上方的太阳辐射强度会随日地间距离不同而异。

地球上不同地区、不同季节、不同气象条件下到达地面的太阳辐射强度都是不相同的。

地球绕太阳运行的示意图不同地区太阳平均辐射强度地区太阳平均辐射强度kwh/(m2xd)w/m2热带、沙漠5-6210-250温带3-5130-210阳光较少地区（北欧）2-380-130太阳辐射强度的影响因素纬度：赤道附近太阳辐射较强，季节变化较小；极地获得的太阳辐射能量最少，季节变化最大海拔高度：高海拔太阳辐射能量较强，低海拔能量较弱

水层深度：天然水中光强随水深的增加而减弱根据纯水实验，不同水层光强变化情况可用下式表述：

Id＝I0e-kd式中，I0为0m处光强，

Id为某深度时光强，

k为各种波长的消光系数，

d为深度

温度影响水生生物的代谢、发育、生长、繁殖和分布纬度和季节变化情况与太阳辐射一致，但与太阳辐射相反的是，高海拔地区水温低于低海拔地区。另外，水温的昼夜变化和季节变化幅度小于气温的变化水温的垂直变化明显特别是温带地区深水湖泊冬、夏季有明显水温的分层现象温带湖泊的春、秋季节环流冬季：外表结冰，表层水温较低，底层维持在4℃夏季：表层温度较高，5m左右出现变温层，底层水温维持在4℃春、秋季：由于气温和风浪的影响，湖水上下水温比较均匀，导致上下层湖水的完全环流，促进物质循环，提高生物生产力沿岸带湖心带沿岸带有光层深水区无光层混合层深水层表水层变温/温跃层

色度和透明度清洁水体水呈浅蓝色由于理化因素和生物的作用，多数内陆水体呈黄绿色或黄褐色水色和透明度是水域环境质量的重要指标，水色用水色计测定透明度透明度用透明度盘测定透明度盘是一种测定水质透明度的简单方法，直径20cm的黑白色相间圆盘下沉到恰恰看不到的深度，称为透明度盘深度.

透明度是用萨氏盘〔黑白间隔的盘〕测定水深来间接表示光透入水面的深浅程度。透明度的大小取决于水的浑浊度〔指水中混有各种浮游生物和悬浮物所造成的浑浊程度〕和色度〔悬浮生物和溶解有机物造成的颜色〕。萨氏盘化学成分主要离子和矿化度Ca2+、Mg2+

、K+

、Na+

、HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-以上八种的含量和比例决定水的矿化度、硬度和水化学类型水化学类型(1)根据占多数的阴离子(按当量)先将水分为3级，即碳酸盐(CO32-＋HCO3-)、硫酸盐(SO42-)和氯化物(Cl-)水再根据占多数的阳离子将各级水分为3个组，即钙(Ca2+)、镁(Mg2+)和钠(Na+)组最后，根据重碳酸盐与其他离子的当量比例将各组水再细分为3个型水化学类型(2)

第一型HCO3-

＞Ca2++Mg2+

水的矿化度较低

第二型HCO3-

＜Ca2++Mg2+

＜HCO3-+SO42-

大多数中、低矿化度的河湖水和地下水属于这一型第三型HCO3-+SO42-

＜Ca2`++Mg2+或C1-

＞Na+大洋水、海水和高矿化度的水属于于这一型

*HCO3-

＝0，即酸性水水的硬度根据水中阳离子的总量将水分为软水和硬水水的硬度与地质条件和降水量有关我国东南沿海和东北局部地区地表水硬度较低，华北、西北地区硬度较高软水:含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫做软水。软水不易与肥皂产生浮渣，而硬水相反。软化水:经软化处理的硬水指钙盐和镁盐含量降为1.0～50毫克／升后得到的软化水。河流矿化度与水化学类型河流矿化度与降水量和蒸发量有关东南沿海河流矿化度最低，向西北逐步上升水化学类型由东南沿海的重碳酸盐型向西北演变为重碳酸盐型、硫酸盐或氯化物型湖泊矿化度与水化学类型我国湖泊主要分布在江汉平原、青藏高原、蒙新、东北和云贵高原湖泊矿化度和水化学类型与河流的情况大体相似，也是东南沿海较低，向北、向西逐步增加，只是地区性更强、差异更大而已溶解气体水中含有N2、O2、C02和少量的CH4、NH3和H2S等气体温度升高、有机化学物质和微生物的耗氧，导致水中溶解氧下降就水域生态学而言，水中溶解的O2和C02两种气体的意义最大溶解氧〔DO〕水中溶解氧的含量与水温、氧分压、盐度和水生生物的活动有关溶解氧随温度和盐度的增加而下降溶解氧含量随大气压力的降低而下降水中溶解氧存在昼夜变化和垂直变化，在静水水体中这种变化比较明显溶解氧含量的上下及其时空变化情况，是水域环境质量优劣的重要综合指标之一溶解氧与二氧化碳的垂直分布水温、氧化复原电位、pH与溶解氧的垂直分布大约7m水深以下为厌氧环境，说明有机污染严重全球低氧海域增加，低氧本身带来的负面效应会超过温室气体效应，许多海域已变成“死海〞不同类型湖泊中溶解氧的垂直分布无生产性有生产性不同类型湖泊中溶解氧的垂直分布湖泊不同水深溶解氧的季节变化二氧化碳有明显的时空变化湖泊底层由于光合作用减弱或完全没有光合作用。加上沉积物的分解，二氧化碳含量较高；相反，溶解氧和pH值那么较低。富营养化湖泊这种差异尤其明显。营养盐类N、P、Si、Fe、Cu、Zn、Mn、Mo等多种生物营养元素N、P是植物最主要的营养物质，其含量水平决定水生生物的生产力营养盐类(1)－氮水中氮的主要形式有N2、NH4+、NO2-、NO3-和有机氮氮的主要来源是废污水诽放、地表径流、水生生物的代谢和微生物分解作用水生植物可直接吸收无机氯(NH4+、NO3-)，一局部细菌和蓝藻可固定N2营养盐类(2)

－磷

水中的磷主要以正磷酸盐、缩合磷酸盐和有机磷磷酸形式存在水体中的磷主要来自地表径流、生活污水、工业废水或生物转化N：P比值藻类体内C：N：P原子比为106:16:1，N：P质量比为7.2：1水中N：P比值影响藻类生长，也是水体营养状况的指标N:P＜7:1，N成为限制因子；反之，P成为限制因子N:P比值随水体营养水平的增加而下降，N：P＞16:1为贫营养，＜16:1为富营养。P是水体富营养化的主要影响因素铁限制假说

常に栄養塩が供給される沿岸域や湧昇域は栄養塩濃度が高くクロロフィル濃度も当然高くなる。しかし南極海〔南大洋〕、赤道湧昇域、亜寒帯太平洋の3海域は、硝酸が枯渇することなく季節を通じて高濃度に保たれ、かつ植物プランクトンが生物量を増すこともない高栄養塩低クロロフィル〔HNLC:HighNitrateLowChlorophyll〕海域と呼ばれる。一般に、HNLC海域以外では、植物プランクトンを培養すると、ごく普通の栄養塩存在比では窒素〔N〕が初めに枯渇して、その増殖が終わる。窒素制限は海洋の広い地域に認められることからも、海洋表層で栄養塩が豊富にあるにもかかわらず、植物プランクトンが期待されるほど増殖しないのは特別な説明が必要。1980年代後半になって米国のJohnMartin博士らはこれらのHNLC海域では鉄濃度が低く植物プランクトンの成長を制限している可能性が指摘された。これがMartinの第1の鉄仮説と呼ばれる。その後、同博士は南極のアイスコアの分析から大気中の二酸化炭素濃度と鉄の供給量に負の相関があることを見つけた。すなわち氷期は風が強く乾燥が進むため、大気経由で陸域から海洋へ鉄が多く供給され、鉄の供給によって海洋の一次生産が促進し二酸化炭素を大気から吸収するため大気中二酸化炭素濃度が低くなる。反対に間氷期は風が弱く湿潤であるため陸域からの鉄の供給が小さく、海洋の一次生産が抑制されるため、大気中二酸化炭素濃度は高くなる。このように陸域からの鉄供給の多寡が、氷期・間氷期における大気中二酸化炭素濃度の増減を説明するとしたのがMartinの第二の鉄仮説である。第二の鉄仮説が正しければ、海洋の広い範囲に鉄を添加すれば、温暖化気体として問題となっている二酸化炭素を削減することが出来るかもしれない。Martinは「タンカー1杯の鉄を与えられれば地球を氷河期にすることが出来る」と宣言したといわれている。海洋、铁、地球环境

如果向海洋中散布铁将会产生怎样的连锁反响？

第二节水域生态系统的生物组分包括生产者、消费者和分解者〔金字塔〕生产者藻类和维管束植物，吸收水中碳、氮、磷等生物营养物质，在阳光的作用下合成复杂的有机物，把太阳能转化为化学能淡水藻类：蓝藻门、隐藻门、甲藻门、金藻门、黄藻门、硅藻门、裸藻门、绿藻门、轮藻门07年3月三峡水库上游支流水华中肋骨条藻

Skeletonemacostatum(Greville)Cleve

细胞透镜形或圆柱形，壳面圆而鼓起，着生一圈细长的刺，与邻细胞的对应刺相接组成长链。细胞间隙长短不一，往往大于细胞本身的长度。色素体1~10个，但通常2个，位于壳面，各向一面弯曲；2个以上的色素体为小颗粒状。细胞核位于中央。有增大孢子。本种是常见的浮游种类，广温广盐的典型代表。分布极广，从北极到赤道，从外海高盐水团到沿岸低盐水团，甚至在半咸水中皆有，但以沿岸为最多。Sheet43Microcystisaeruginosa(Kütz.1846)

２.群体をつくる寒天状基質の緑は見える３.群体をつくる細胞直径の平均値は4.4～5.5μm細胞の直径は1～3μm贫营养水体富营养水体水体富养化的现象1.水中营养盐增加2.初级生产力增加(如藻类)3.消费者增加(如鱼、虾、贝类等)水生植物漂浮植物：凤眼莲、水浮莲、浮萍、紫萍等浮叶植物：眼子菜、睡莲、莼菜和菱

睡莲子午莲沉水植物：狐尾藻、苦草、黑藻、茨藻、苴藻、金鱼藻要求水体较清，有较高的透明度，使光线能透射进水层以供进行光合作用轮藻金鱼藻挺水植物：菖蒲、香蒲、芦苇等耐有机污染能力强香蒲水菖蒲緩比降護岸法〔生態護坂〕145m175mFlactuatingZoneWFZ消费者自身不能合成营养物质，靠捕食其他生物或其碎屑维持生命活动原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物、鱼类及其他脊椎动物分解者包括各种水生细菌和真菌，能将死亡有机体、有机碎片等分解成碳、氮、磷、硫等简单无机物，使物质得以循环往复细菌：小球菌、链球菌、杆菌、螺旋菌、球衣菌、贝氏硫细菌及菌胶团等真菌：枝水霉菌种群与群落种群概念指在一定空间内同种生物个体的组合特征数量特征：受出生率、死亡率、迁入率和迁出率的影响空间分布特征遗传特征种群密度分为绝对密度和相对密度绝对密度单位面积(或体积)空间中的生物个体数量常用调查方法总数量调查法取样调查法〔样方法、标记重捕法、去除取样法〕相对密度衡量生物数量多少的相对指标常用调查方法动物计数动物痕迹的计数单位努力捕获量种群内部的社会关系集群种内竞争通讯领域社会等级群落概念特定空间或特定生境下生物种群有规律的组合特征具有一定的物种组成不同物种之间的相互影响具有形成群落环境的功能具有一定的外貌和结构一定的动态特征一定的分布范围群落的边缘特征群落物种组成的数量特征密度、多度、盖度、频度、高度、重量、体积物种组成的综合特征优势度、重要值、综合优势比群落结构垂直结构水平结构

群落演替季节演替藻类的季节演替底栖动物的季节演替蜉蝣目、双翅目、毛翅目、膜翅目幼虫等都有这种现象。不同种类的羽化季节不同，有的在夏季，也有的在秋季鱼类种群与水温的关系鱼类对环境温度有不同的适应范围，随水温的改变，种类组成发生变化水平演替河流生物的纵向演替由于海拔高度、流速、底质、水温、透明度等因素的差异，河流上、下游生物种类、数量有很大不同河流中鱼类也有明显的分带现象。上游多为冷水性种类．如鲑、鳟鱼等，下游种类那么较多，如鲤鱼、鲫鱼等沿岸带湖心带沿岸带有光层深水区无光层混合层湖泊生物群落的水平与垂直演替按水平分，可分为沿岸带和湖心带。前者包括沉水植物和挺水植物生长的浅水区，后者为湖中央无水草局部的开阔水面按垂直分，湖泊可分为湖上层或营养层和湖下层，以光照补偿层为界。湖上层光线充足，藻类主要分布在湖上层；湖下层光线微弱或没有光线，绿色藻类不能生存。但湖上层沉降下来的碎屑为厌氧微生物分解活动提供了物质条件C、N、P、S循环生物组分参与，实现生源要素循环物质循环水体中的碳、氮、磷、硫等生物营养物质通过植物的光合作用被吸收合成生物有机体，沿着食物链(网)的途径被逐级转移，局部物质通过代谢作用排入水体，生物死体在有关微生物的分解作用下，有机物转化为无机物质，从而重新返回到水体中，开始新的循环。除了营养物质以外，一些重金属(如汞、镉等)和放射性物质(如锶、铯等)也能在水域生态系统中迁移、转化和循环。物质循环是水域生态系统的根本功能。一.碳循环

水中的CO2以游离态的CO2、HCO3-和CO32-的形式存在，它们之间的平衡受水中pH的强烈影响，当PH为酸性时，以游离态的CO2为主；当pH中性时，以HCO3-为主；当PH为碱性时，以CO32-为主水体中CO2主要可来自三方面，其一为大气中CO2的溶解；其二为