知识分享水生态系统的五大生态要素特性

知识分享水生态系统的五大生态要素特性水生态系统的五大生态要素特性水生态完整性是指水生态系统结构与功能的完整性，或者称为水生态要素的完整性。水生态要素可概括为五项：水文情势时空变异性，河湖地貌形态空间异质性，河湖水系三维连通性，适宜生物生存的水体物理化学特性范围，食物网结构和生物多样性。01水文情势时空变异性自然水文情势(NatureHydrologicalRegime)是指人类大规模开发利用水资源及改造河流之前，河流基本处于自然状态的水文过程。自然水文情势是维持生物多样性和生态系统完整性的基础。水文情势时空变异性是生物多样性的基础要素，水文情势的时空变异性会导致流域或大区域的群落组成、结构、功能以及生态过程都呈现出多样性特征。同时，水文情势时空变异性也是河流物质流、能量流、信息流和物种流的驱动力。此外，不同水文情势都会有相应的生态响应。比如，河流生态激流可以刺激鱼类产卵，脉冲流量可以促进河湖水系连通，洪水脉冲为浮性鱼卵漂流、幼鱼生长、植物种子扩散提供合适的水流条件，等等。02河湖地貌形态空间异质性空间异质性(SpatialHeterogeneity)是指某种生态学变量在空间分布上的不均匀性及其复杂程度。河湖形态空间异质性是指河湖地貌形态的差异性和复杂程度。河湖地貌形态空间异质性决定了生物栖息地的多样性、有效性和总量。大量观测资料表明，生物多样性与河湖地貌空间异质性成正相关关系。- 同期 ■族呈 -,.，.，讽涉 吹鬲i山子鼓捕51.30(X1L41)0X3幅^蛾# y蛟旬泠I到来此同期坨，对hk机*- 同期 ■族呈 -,.，.，讽涉 吹鬲i山子鼓捕51.30(X1L41)0X3幅^蛾# y蛟旬泠I到来此同期坨，对hk机*做云奇河/朴k抑味神漱却跖健3'光陶明，刮4-水疝.告朴帔.轲,*冲断部衿州弥在巾专底平.下降担语兆同H11垣「目理年哧阐氐 光冏略流量、水ML木街.於仲牝地F构上总奉咬持定，骨朴量，祠床神衍辛削味和岸毗3定、水系还洎悼帝贰 在中乍席？＞小1■趋舟aeonwuoo位水芯程U月 崩曲 3月 4M十月硒珀8月9月 10月 II月图1宜昌水文站2000年长江流量过程与生物过程关系湖滨带湖底沉积物河流形态的空间异质性包括河型多样性和形态蜿蜒性、河流横断面的地貌单元多样性，以及河流纵坡比降变化，等。例如，不同河型的河流中，辫状型河段和游荡型河段中生物多样性较之蜿蜒型河段要低；不同横断面的河流形成的干流河槽、河漫滩、江心洲、牛轭湖等为不同水生物栖息提供了多样的生境。湖泊形态的空间异质性与河流不同，主要是湖盆地貌形态的差异例如，形状、面积、水下地貌形态和水深。水平方向地貌变化影响生态功能，垂直方向水深变化影响光合作用，岸线不规则程度影响栖息地面积和风力扰动程度，等。阳光照射\-pi 敞水区 4-—— *生大型植物卢二侦~°悬浮藻类?■§ //性多（浮游植物）WJcl光线剩余1%I附着藻类（附着生物） 图2湖泊水平分区:敞水区和湖滨带03河湖水系三维连通性

河湖三维连通性是指河流纵向、垂向和侧向连通性以及河湖连通性。河湖水质连通性也是物质流、能量流、信息流和物种流的连通性。三维连通性使物质流（水体、泥沙和营养物质）、物种流（洞游鱼类、鱼卵和树种漂流）和信息流（洪水脉冲等）在空间流动通畅，为生物多样性创造了基本条件。而生境破碎化（HabitatFragmentation）与连通性恰恰相反，是由于人类活动（大坝、堤防、道路等工程构筑物，水库径流调节等活动）造成的三维连通性条件遭到破坏，景观破碎，进而导致水生态系统受损。04适宜生物生存的水体物理化学特性范围水体物理化学特性包括水温、溶解氧、营养物质、pH值及酸碱度、重金属和有毒有机化学品等。这些特性是表征水环境质量的重要指标，也是直接影响水体生物生长栖息环境的重要因素。例如，溶解氧是鱼类等水生生物生存的必要条件，水体中氮、磷等营养物质过剩会导致水体富营养化，严重破坏水体生态系统结构和功能，水体重金属会在水生生物中富集，导致生物慢性中毒甚至死亡，等。05食物网结构和生物多样性生命系统是水生态系统的核心，非生命部分的生态要素直接或间接对生命系统产生影响，特别是影响河流湖泊的食物网和生物多样性。河流湖泊的食物网主要是由两种食物链联合而成，两条食物链的区别是初级生产者不同，一条食物链的初级生产者是“自生生产”，即初级生产者为藻类、苔藓、大型植物等，形成的营养金字塔为：初级生产-食植动物-初级食肉动物-高级食肉动物。另一条是“外来生产”，包括落入水体的落叶、残枝、枯草和及其他有机物碎屑，形成的营养金字塔为：流域有机物输入-碎食者-收集者-初级食肉动物-高级食肉动物。

河湖生物多样性受河流动态水文情势、河流地貌空间异质性、水体物理化学特性范围等多种要素综合作用。河流系统的分区不同，生物的分布格局各异。河道是河床中流动水体覆盖的动态区域，是水生生物最重要的栖息地之一。湖泊与河流不同，是静水区域，在湖泊生活的物种经过长期演化，其形态、行为均和湖泊的静水环境特点高度适应，并形成了复杂完整的营养结构，构成了湖泊生态