第五节 淡水生态系统

3.水生生态系统的功能特点
与陆生生态系统相比，水生生态 系统初级生产者对光能的利用率比较 低。据奥德姆对佛罗里达中部某银泉 的能流研究，太阳总有效能中75．9％ 不能为初级生产者所利用，22．88％ 呈不稳定状态，而实际用于总生产力 的有效太阳能仅有1.22％，除去生产 者自身呼吸消耗的0.7％，初级生产者 净生产力所利用的光能只有0．52％。
（1）沿岸带生物群落：
• 挺水植物：主要是有根植物，这些植物的根和茎 下部除在水中，进行光合作用的大部分叶面出露 在水面。如香蒲、芦苇、莲等。 • 浮叶植物：这些植物的根着生在水底，而漂浮的 叶、茎或花暴露在水面上。如睡莲和菱。 • 沉水植物：是些有根或固生的植物，它们完全或 主要是沉在水中。如眼子菜属、金鱼藻属和苦草 属等。 • 浮游植物、动物：沿岸带的浮游植物主要是藻类， 主要类型有硅藻、绿藻和蓝藻。 • 自游动物 • 附生生物 沿岸带的消费者种类较多，所有淡水中有代表 性的动物门都有分布于这一带。
一、淡水生态系统的基本特征
人类文明主要集中于淡水生境，但淡水生 境相对不连续，许多淡水物种的分布不易 突破陆地的阻隔（这些阻隔将淡水系统分 隔成不连续的单元），这便产生了2个重要 的效应：淡水物种必须战胜局部地区气候 和生态条件的变化；淡水生物多样性通常 高度特化，即使一个小小的湖泊或溪流系 统也积累了特有的、区域进化的生物群落， 即使在任一类生境中物种数都很低的地区， 淡水生物多样性也很高，这是物种在各生 境间的相异性所致。淡水生态系统的基本 特征表现在以下几个方面。
2.水生生态系统的营养结构特点
水生生态系统的生产者在其生态特征上与陆 地差别很大，除一部分水生高等植物外，各类水 域的生产者主要是体型微小但数量惊人的浮游植 物。这类生产者的特征是代谢率高、繁殖速度快， 种群更新周期短，能量的大部分用于新个体的繁 殖。生物圈中最大的生态系统是海洋，固定的能 量占生物圈各类生态系统总量的33％左右，但生 产者的个体小，寿命短，其生物量还不及陆地森 林生态系统的1／500，总量也只有3.3×10^9t。 消费者层次的组成状况在淡水和海洋两类生态系 统中的差别较大。在淡水水域，消费者一般是体 型较小、生物学分类地位较低的变温动物，新陈 代谢过程中所需热量比常温动物少，热能代谢受 外界环境变化的影响较大。
二、淡水生态系统的类型
• 淡水生态系统根据水体流动与否可以 分为两类：一类是静水生态系统，主 要指湖泊、水库生态系统；另一类是 流水生态系统，即河流生态系统，包 括江河、溪流和水渠等，两者都应包 括周边的淡水湿地。
（一）静水生态系统
• 概念：静水生态系统是指陆地上的淡 水湖泊沼泽池塘和水库等流动和更换 缓慢的水体所形成的生态系统。所谓 静水指相对于江河来说是静止的，任 何一个湖泊沼泽池塘和水库的水，都 有一定的流动性，只不过这种流动和 水的更换非常缓慢。湖泊生态系统是 一个典型的静水生态系统，现以湖泊 为例说明静水生态系统的特征。
富营养化的防治：
富营养化湖泊的治理是目前环境治理中的 一个热点问题，这不仅是由于导致水体富 营养化的氮、磷等营养物质来源广泛，而 且因为去除富营养化水体中营养物质的难 度很大。水体生态系统一旦遭到破坏，在 短时间内很难得以恢复。湖泊富营养化发 生的主要原因是外界环境输入到湖泊的营 养物质过量。因此，最根本的控制措施是 减少湖泊营养负荷的输入量，即可从两方 面来进行：一是控制外源性营养物质输入； 二是减少内源性营养物质负荷。
第五节 淡水生态系统
组员:才让措毛、马鸿飞、马玉 财、鹿宁宁、辛连秀、姜文妃 演讲:马鸿飞
主要内容
• • • • 一、淡水生态系统的基本特征 二、淡水生态系统的类型 三、淡水生态系统的碳和营养循环 四、典型淡水生态系统的管理与调 控
引入：
• 与陆地生态系统相比,水生生态系统的 环境因水具有流动性,广大水域比较均 一而较少变化,并且很少出现极端情况, 这使许多水生生物具有广泛的地理分 布,系统的类型也因此而比陆地少。而 水生生态系统有别于其他生态系统源 于以水作为系统的环境因素，主要特 点主要有以下几点：
2.生物群落与生境的统一性
• 一个地区丰富的生境能造就丰富的生 物群落，生境多样性是生物群落多样 性的基础。如果生境多样性受到破坏， 生物群落多样性必然会受到影响，生 物群落的性质、密度和比例等都会发 生变化。在生境各个要素中，水又具 有特殊的不可替代的重要作用。
3.自我调控和自我修复功能
• 淡水生态系统结构具有自我调控和自我修 复功能。在长期的进化过程中，形成了同 种生物种群间、异种生物种群间在数量上 的调控，保持着一种协调关系。在生物群 落与生境之间是一种物质、能量的供需关 系，在长期的进化过程中也形成了相互间 的适应能力。水体自我修复能力也是淡水 生态系统自我调控能力的一种。由于具有 这种自我调控和自我修复能力，才使淡水 生态系统具有相对的稳定性。
3.贫养湖和富养湖
• 贫养湖养分少，生物有机体的数量不多，因 此生产力低。一般说来，高山地区和水温较 低的深水湖，大多是贫养湖。 • 大多数营养丰富、生产量高的湖与其体积相 比，都具有大片的湖岸带。这种相对浅而高 生产量的湖泊称为富养湖。我国东部平原地 区的湖泊，多数是富养型湖泊。 • 从湖泊的演变规律来看，贫养湖向富养湖发 展是湖泊演变的方向。 贫养湖→→富养湖→→沼泽→→陆地
1.生态系统结构的整体性
从生物群落内部看，整体性是生态系统结构的重要特征。 一旦形成系统，生态系统的各要素不可分割而孤立存在。 如果硬性分开，那么分解的要素就不具备整体性的特点和 功能。在一个淡水水域中，各类生物互为依存，互相制约， 互相作用，形成了食物链结构。研究表明，一个生态系统 的生物群落多样性越丰富即食物链越复杂，其结构形成三 维的网状结构，称为食物网，那么，这种复杂的食物网组 成的生态系统比简单的直线型食物链的稳定性要高得多， 其抵抗外界干扰的承载力也高得多。如果食物链（网）的 某些重要环节缺省，即在生态学中称为“关键种”的缺省， 对一个生态系统将产生重大影响。另外，从生物群落多样 性角度看，一个健康的淡水生态系统，不但生物物种的种 类多，而且数量比较均衡，没有哪一种物种占有优势，各 物种间既能互为依存，也能互相制衡，使生态系统达到某 种平衡态即稳态，这样的生态系统功能肯定是完善的。
湖泊生态系统
• 湖泊生态系统，是由湖泊内生物群落 及其生态环境共同组成的动态平衡系 统。湖泊内的生物群落同其生存环境 之间，以及生物群落内不同种群生物 之间不断进行着物质交换和能量流动， 并处于互相作用和互相影响的动态平 衡之中。这样，在湖泊内构成的动态 平衡系统就是湖泊生态系统。
1.静水生态系统的环境特征
• 与发达国家相比，中国湖泊的富营养化具有的明 显的特征表现在： ①湖泊水体中氮、磷浓度普遍较高，有时甚至出现 异常营养，湖泊初级生产力反而受到抑制，产量 不高； ②水体透明度与叶绿素的相关关系在相当一部分湖 泊中不甚明显； ③湖泊氮、磷负荷大，底泥中的氮、磷对湖泊富营 养化有着十分重要的作用。 • 湖泊富营养化可划分4种类型：贫营养型、中营养 型、富营养型、重富营养型。各种类型的水中总 氮、总磷、溶解氧、透明度等情况见下表。
4.淡水生态系统的服务功能
• 在生态学中，把由生态系统为人类提供的物质和 生存环境的服务性能称为生态系统服务功能。河 流生态系统为人类提供的服务是多方面的。它为 人类提供食品及其他生活物资；对气温、云量和 降雨进行调节，在全球、流域、地区和小生境等 不同的尺度上影响着气候；对水文循环起调节作 用，具有缓解旱涝灾害的功能；流域植物能涵养 水分，有利水土保持；优美的水域景观具有旅游 休闲功能，其本身就是一种文明财富。特别要强 调的是，河流生态系统具有的净化环境的功能， 对于人类的生存环境具有关键意义。湿地历来就 有“地球之肾”的美称，对于水体具有很强的净 化功能。水生植物可以吸收、分解和利用水域中 氮、磷等营养物质以及细菌、病毒，并可富集金 属及有毒物质。
以湖泊为代表的静水生物群落在水平方向是具有 明显的成带现象，可以按区域划分为沿岸带、敞 水带和深水带 。沿岸带指靠近湖岸的浅水区，日 光可以直射到底，一般被水底长出的水生高等植 物所占据。沿岸带以外从水面直到光的有效透射 深度（即补偿深度）为止的水层称敞水带。在所 谓补偿深度处光合作用放出的氧气正好满足呼吸 作用的消耗,其光照强Baidu Nhomakorabea通常为饱和光强度的1％。 上述两个区域都属于光亮带。敞水带以下，即由 补偿深度直至水底的区域是深水带，这里光照微 弱或无光线，不见大型植物分布，但底部可有大 量微生物滋生。浅水湖泊不存在深水带，其他湖 泊的敞水带和深水带都大于沿岸带。
（1）沿岸带
• 从岸边开始，一直延伸到有根植物所 能生长的最里面。这一带湖水较浅， 阳光较强，氧气充足，温度也高，营 养物质丰富。因此，沿岸带聚集着大 量的动物和植物。其中，水生绿色维 管束植物和浮游植物尤为繁盛，并且 有幻想互信的方向形成同心原状分布， 一个类群取代另一个类群，顺序为： 挺水植物带→浮叶植物带→沉水植物 带。
4.湖泊富营养化
• 概念： 富营养化是湖泊、水库、河口、海湾 等缓流水体中氮、磷等营养物质的含 量超过一定的界限，在光照和水温又 比较合适的条件下，引起藻类以及其 他水生物异常繁殖，水体的透明度和 溶解氧大大降低，水质恶化的现象。
• 导致水体富营养化的原因：富含氮、磷等营养物 质的工业废水和生活污水，直接或间接进入湖泊 水体，是造成富营养化的最主要来源。另外，湖 面上航行的船只及湖区旅游活动等排入湖泊的废 弃物，湖泊水产养殖投入的饵料；周围地区农田 施用农药、化肥等，经地表径流流入湖泊等。 • 湖泊中高浓度的营养物质刺激了某些浮游植物， 特别是某些蓝藻（蓝细菌）、绿藻和各种硅藻的 大量发展，大量繁殖后使水体呈现蓝色或绿色的 一种现象。也有部分的水华现象是由浮游动物— —腰鞭毛虫引起的，即出现“水花”现象。同时， 大量的死亡藻类物质以及其他有机物沉积到湖底， 底部水中这类物质的分解大量消耗水中的溶解氧， 加上活有机体代谢产物的积累，引起鱼类和其他 动物大量死亡。受污染严重的湖泊，甚至使生物 种类和数量大大减少，湖泊生态系统功能严重受 阻。
（2）敞水带
• 占有除沿岸带以外的全部水面，一直 向下延伸到阳光所能穿透的最大深度。 阳光充足，温度较高，浮游植物及其 他自养生物占优势。
• 敞水带生物群落：开阔水面的浮游植 物（硅藻、绿藻、蓝藻）和动物。
（3）深水带
• 比敞水带更深的水域。光线微弱，不 能满足绿色植物光合作用的需要，所 以深水带生物群落主要由水和淤泥中 间的细菌、真菌和无脊椎动物组成。 • 深水带生物群落：生物主要在沿岸带 和湖沼带获取食物，深水带生物主要 为分解者（微生物和无脊椎低等动 物）。
淡水生态系统
概念：与“海洋生态系统”相对应。在淡水中由 生物群落及其环境相互作用所构成的自然系统。 特点：动植物种类较多，结构稳定，具有易被破 坏、难以恢复的特点。 作用：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。 现状：淡水生态系统中，主体是淡水，其他各种 水生动植物都属客体，只要主体的淡水环境不 被破坏，客体一般不会出现太大的问题。那么， 这个生态系统也就基本上能够保持平衡。在我 国有洞庭湖湿地等地方，现状不容乐观。
• 界线明显：其边界明显，在能量、物质流 动过程中处于半封闭状态； • 面积较小：除少数湖泊之外，大多数静水 生态系统面积较小，深度也相对较浅； • 具有分层现象：可分为湖上层、湖下层和 变温层。 • 水量变化较大：进出湖泊水量的变化。 • 演替、发育缓慢：从贫营养到富营养和由 水体到陆地的模式。
2.静水生物群落
1.水生生态系统的环境特点
水的密度大于空气，许多小型生 物如浮游生物可以悬浮在水中，借助 水的浮力渡过它们的一生。水的密度 大还决定了水生生物在构造上的许多 特点。水的比热较大，导热率低，因 此水温的升降变化比较缓慢，温度相 对稳定，通常不会出现陆地那样强烈 的温度变化。在海洋中至今还保留着 原始的软骨鱼类和有活化石之称的矛 尾鱼等古老的生物类群，这与海洋的 水温均匀和环境无大的变化有关。