生物生产力知识
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生物生产力知识
第一节 初级生产力及其测定方法
一、生物生产力及有关概念 二、水体中的初级生产过程 三、初级生产力的测定方法
一、生物生产力及有关概念
生物生产力是生态系统提供生物产品高低的一种性 能，它既是生态系中能量流动和物质循环这两大功 能的综合表征，又是生物种群通过同化作用生产或 积累有机质的能力。水体生物生产力是与土壤肥力 相类似的概念，不仅取决于水体的特性，而且与种 群的特性密切联系。
夏、秋季节
随着绿藻的发展，水中含氮量降到极低点， 因而中夏以后固氮蓝藻(鱼腥藻、束丝藻等) 取代绿藻而急剧增长。蓝藻此时占优势的原 因还与高的温度(25℃以上)、强光照、高pH 以及较少被食等有关。蓝藻水华期生物量很 高，但生产力通常下降。
秋后光照的减弱和温度下降等原因，引起蓝 藻种群突然性地消退。此后随着秋季水层的 垂直混合，环境条件又和春季类似，因而出 现了硅藻的第二次高峰，在湖泊秋季高峰一
评述
上述浮游植物季节分布是温带中等深度湖泊的模式， 其中所有环节不一定都能出现，有时硅藻高峰之前有 一个金藻的优势期，有时硅藻水华以后直接出现蓝藻 水华而没有绿藻和甲藻的优势期。在贫营养型湖硅藻 全年占优势通常在晚春或初夏有一个弱的高峰。在水 浅的富营养型湖，从春到秋都保持高的生产力和生物 量，随着优势种的更替，生产力和生物量都呈不规则 的波动，蓝藻的作用增强。超富营养型湖和肥水池塘 中鞭毛藻类、蓝藻、绿藻占极大优势，高的生物量常 达到自荫程度，生产力和生物量形成相互消长的颤动 状态。热带湖泊浮游植物季节变化较不显著，极地湖 泊生产力和生物量的高峰常在夏季。
底生藻类和浮游植物
底生藻类和浮游植物在光和养分方面的竞争也极为明显， 养鱼池早春清塘注水施肥后，如果水绵之类底生藻类先繁 殖起来，浮游植物由于养分被吸收而增长极慢，反之当浮 游植物已经大量出现，导致透明度降低，底生藻类也难于 孳生。
一向认为附生藻类和水草之间是偏利关系：藻类附着在 水草茎叶上生活，使本身处在光照和温度条件较好的环境 中，并且还能从水草腐朽的组织的淋滤中得到养分，而水 草并未受到不良的影响，然而现在已觉察到，情况要复杂 些。水草的分泌物可能对附生藻类产生不良影响，藻类的 分泌物也可能克制水草的生长。藻类大量附着在沉水植物 体和浮叶植物根系上，可能对水草生长不利。但总的现象 是：不同水体和同一水体中，底生藻类的生产力通常随沉 水植物的生物量而升高。
周转率和周转时间
周转率(turnover rate)：一定时间内新增加的生物量 (P)与这段时间内平均生物量(B)的比率(通称P/B系数)。 周转率的倒数(B/P)就是周转时间(turnover time)，它 表示生物量周转一次所需时间。
初级产量、次级产量
根据生物的营养特点，生产量可分为初级产量 （primary production）和次级产量(secondary production)。自养生物通过光合作用或化合作用 在单位时间、 单位面积或容积内所合成的有机 质的量称为初级产量，异养生物在单位时间内同 化、生长和繁殖而增加的生物量或所贮存的能量， 称为次级产量。生产量是生产力的体现，一般说 来，初级产量和初级生产力是同义词，但次级产 量不一定代表次级生产力。
4.季节分布
由于太阳辐射能的周期性变化和随之而来的其他环 境条件的变化，导致浮游植物生产力和生物量的季 节变化，变化状况与水体所处的纬度、深度和营养 类型等有密切关系。
冬季初级生产力Leabharlann Baidu
在温带中或富营养型湖泊，冬季在低光照、短日照 和低温下，浮游植物生产力和生物量一般较低。当 水面封冰时，如果冰层不厚且无积雪复盖，冰下的 照度通常远高于藻类的补偿点，光合作用仍可不同 程度地进行着。如黑龙江省一些越冬池明冰时，甚 至冰下1～2 m深的水层，照度仍有3000～10 000 lx， 接近于某些藻类的最适光照，一昼夜产氧量常在1 mg/L以上，最高达2.71 mg/L，浮游植物量可达10 mg/L以上(李永函等，1979)。又如印度东北部Sylvar 湖，冰下3个月浮游植物生产量可占全年的四分之一 (Wetzel,1975)。当冰层由厚的乌冰组成或冰上长期覆 雪时，净产量转为负值，由于冰下无湍流藻类易下 沉，生物量降到最低点。冰下浮游植物主要由隐藻、 甲藻、金藻等鞭毛藻类组成。
现存量或生物量
现存量(standing crop)或生物量(biomass)：指水 体单位面积或单位体积内生物有机质的重量。例如 底栖生物用g/m2或kg/m2来表示；浮游生物量通常用 g/m3或mg/L来表示；鱼类现存量通常用kg/hm2来表示。 水体单位面积内所能维持的最高的鱼重量称为水体 鱼载力。
（四）叶绿素法
在一定条件下光合作用强度与细胞内叶绿素含量直接 相关，因此根据叶绿素量和藻类的同化指数可计算其生 产量。
测定叶绿素量目前已广泛作为浮游植物的定量方法， 与此同时测定现场的同化系数进而计算初级生产力，是 简便又易掌握的方法。
第二节 决定初级生产力的因素
初级生产力取决于自养生物的现存量及其组成、养 分、光、温度、水的运动以及动物的摄食等生态因 子。
生产量
生产量(production)：指一定时间内单位面积(m2， hm2)或单位水体积(m3,L)内所产生的生物有机质的重 量，现存量和生产量也常用能量单位(J,kJ)表示。
收获量
收获量(yield)：一定时间内捕捞出的那一部分产量。 池塘和其他小水体可以一次把鱼全部捕出，收获量 和鱼产量较接近(加上死亡的鱼就是生产量)，大水 面的渔获量占生产量或多或小的一部分，它与捕捞 技术和需要有关。
春季
春季随着冰层融化，在对流和风力混合下产 生水层的垂直流转，养分从底层上升，加上 光照和温度的升高，为浮游植物的发展创造 良好的条件。首先是硅藻种群的大量增长。 硅藻高峰期一般不超过3个月，此后由于硅酸 盐枯竭(＜0.5 mg/L＝或其他原因(动物滤食、 菌类寄生等)，种群开始消退并为绿球藻类或 某些甲藻所取代。这段时期如果生产层的养 分能及时得到补充，生产力仍然很高。但由
第一节 初级生产力及其测定方法
一、生物生产力及有关概念 二、水体中的初级生产过程 三、初级生产力的测定方法
一、生物生产力及有关概念
生物生产力是生态系统提供生物产品高低的一种性 能，它既是生态系中能量流动和物质循环这两大功 能的综合表征，又是生物种群通过同化作用生产或 积累有机质的能力。水体生物生产力是与土壤肥力 相类似的概念，不仅取决于水体的特性，而且与种 群的特性密切联系。
夏、秋季节
随着绿藻的发展，水中含氮量降到极低点， 因而中夏以后固氮蓝藻(鱼腥藻、束丝藻等) 取代绿藻而急剧增长。蓝藻此时占优势的原 因还与高的温度(25℃以上)、强光照、高pH 以及较少被食等有关。蓝藻水华期生物量很 高，但生产力通常下降。
秋后光照的减弱和温度下降等原因，引起蓝 藻种群突然性地消退。此后随着秋季水层的 垂直混合，环境条件又和春季类似，因而出 现了硅藻的第二次高峰，在湖泊秋季高峰一
评述
上述浮游植物季节分布是温带中等深度湖泊的模式， 其中所有环节不一定都能出现，有时硅藻高峰之前有 一个金藻的优势期，有时硅藻水华以后直接出现蓝藻 水华而没有绿藻和甲藻的优势期。在贫营养型湖硅藻 全年占优势通常在晚春或初夏有一个弱的高峰。在水 浅的富营养型湖，从春到秋都保持高的生产力和生物 量，随着优势种的更替，生产力和生物量都呈不规则 的波动，蓝藻的作用增强。超富营养型湖和肥水池塘 中鞭毛藻类、蓝藻、绿藻占极大优势，高的生物量常 达到自荫程度，生产力和生物量形成相互消长的颤动 状态。热带湖泊浮游植物季节变化较不显著，极地湖 泊生产力和生物量的高峰常在夏季。
底生藻类和浮游植物
底生藻类和浮游植物在光和养分方面的竞争也极为明显， 养鱼池早春清塘注水施肥后，如果水绵之类底生藻类先繁 殖起来，浮游植物由于养分被吸收而增长极慢，反之当浮 游植物已经大量出现，导致透明度降低，底生藻类也难于 孳生。
一向认为附生藻类和水草之间是偏利关系：藻类附着在 水草茎叶上生活，使本身处在光照和温度条件较好的环境 中，并且还能从水草腐朽的组织的淋滤中得到养分，而水 草并未受到不良的影响，然而现在已觉察到，情况要复杂 些。水草的分泌物可能对附生藻类产生不良影响，藻类的 分泌物也可能克制水草的生长。藻类大量附着在沉水植物 体和浮叶植物根系上，可能对水草生长不利。但总的现象 是：不同水体和同一水体中，底生藻类的生产力通常随沉 水植物的生物量而升高。
周转率和周转时间
周转率(turnover rate)：一定时间内新增加的生物量 (P)与这段时间内平均生物量(B)的比率(通称P/B系数)。 周转率的倒数(B/P)就是周转时间(turnover time)，它 表示生物量周转一次所需时间。
初级产量、次级产量
根据生物的营养特点，生产量可分为初级产量 （primary production）和次级产量(secondary production)。自养生物通过光合作用或化合作用 在单位时间、 单位面积或容积内所合成的有机 质的量称为初级产量，异养生物在单位时间内同 化、生长和繁殖而增加的生物量或所贮存的能量， 称为次级产量。生产量是生产力的体现，一般说 来，初级产量和初级生产力是同义词，但次级产 量不一定代表次级生产力。
4.季节分布
由于太阳辐射能的周期性变化和随之而来的其他环 境条件的变化，导致浮游植物生产力和生物量的季 节变化，变化状况与水体所处的纬度、深度和营养 类型等有密切关系。
冬季初级生产力Leabharlann Baidu
在温带中或富营养型湖泊，冬季在低光照、短日照 和低温下，浮游植物生产力和生物量一般较低。当 水面封冰时，如果冰层不厚且无积雪复盖，冰下的 照度通常远高于藻类的补偿点，光合作用仍可不同 程度地进行着。如黑龙江省一些越冬池明冰时，甚 至冰下1～2 m深的水层，照度仍有3000～10 000 lx， 接近于某些藻类的最适光照，一昼夜产氧量常在1 mg/L以上，最高达2.71 mg/L，浮游植物量可达10 mg/L以上(李永函等，1979)。又如印度东北部Sylvar 湖，冰下3个月浮游植物生产量可占全年的四分之一 (Wetzel,1975)。当冰层由厚的乌冰组成或冰上长期覆 雪时，净产量转为负值，由于冰下无湍流藻类易下 沉，生物量降到最低点。冰下浮游植物主要由隐藻、 甲藻、金藻等鞭毛藻类组成。
现存量或生物量
现存量(standing crop)或生物量(biomass)：指水 体单位面积或单位体积内生物有机质的重量。例如 底栖生物用g/m2或kg/m2来表示；浮游生物量通常用 g/m3或mg/L来表示；鱼类现存量通常用kg/hm2来表示。 水体单位面积内所能维持的最高的鱼重量称为水体 鱼载力。
（四）叶绿素法
在一定条件下光合作用强度与细胞内叶绿素含量直接 相关，因此根据叶绿素量和藻类的同化指数可计算其生 产量。
测定叶绿素量目前已广泛作为浮游植物的定量方法， 与此同时测定现场的同化系数进而计算初级生产力，是 简便又易掌握的方法。
第二节 决定初级生产力的因素
初级生产力取决于自养生物的现存量及其组成、养 分、光、温度、水的运动以及动物的摄食等生态因 子。
生产量
生产量(production)：指一定时间内单位面积(m2， hm2)或单位水体积(m3,L)内所产生的生物有机质的重 量，现存量和生产量也常用能量单位(J,kJ)表示。
收获量
收获量(yield)：一定时间内捕捞出的那一部分产量。 池塘和其他小水体可以一次把鱼全部捕出，收获量 和鱼产量较接近(加上死亡的鱼就是生产量)，大水 面的渔获量占生产量或多或小的一部分，它与捕捞 技术和需要有关。
春季
春季随着冰层融化，在对流和风力混合下产 生水层的垂直流转，养分从底层上升，加上 光照和温度的升高，为浮游植物的发展创造 良好的条件。首先是硅藻种群的大量增长。 硅藻高峰期一般不超过3个月，此后由于硅酸 盐枯竭(＜0.5 mg/L＝或其他原因(动物滤食、 菌类寄生等)，种群开始消退并为绿球藻类或 某些甲藻所取代。这段时期如果生产层的养 分能及时得到补充，生产力仍然很高。但由