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2019中国环境科学学会科学技术年会

作者：邱明张燕杨攀峰大连海洋大学海洋科技与环境学院近岸海洋环境科学与技术辽宁省高校重点实验室

Ecopath with Ecosim(EWE)能够定量化描述生态过程,进行动态地模拟和预测,阐明生态机理和规律,被广泛应用于水生生态和陆生生态系统的研究。EWE自提出不断发展,本文介绍了EWE理论基础,结合近几年研究成果综述了EWE在评价渔业活动对水生... 详细信息

Ecopath with Ecosim(EWE)能够定量化描述生态过程,进行动态地模拟和预测,阐明生态机理和规律,被广泛应用于水生生态和陆生生态系统的研究。EWE自提出不断发展,本文介绍了EWE理论基础,结合近几年研究成果综述了EWE在评价渔业活动对水生生态影响、分析区域能量流动及营养结构、区域生态系统对比分析、生态系统管理的应用,最后指出了EWE的发展前景。

关键词：生态学生态系统模型 Ecopath with Ecosim

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渔业政策和气候变化下东海生态系统结构和功能的演变

渔业政策和气候变化下东海生态系统结构和功能的演变

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作者：徐玲艳上海海洋大学

学位级别：硕士

渔业政策和气候变化是影响近海生态系统的结构与功能变化的主要因素。研究生态系统在二者作用下的演变,能为近海生态系统的管理和种群资源的恢复提供理论支持。东海是中国重要的近海捕捞场所,承担了近40%的捕捞份额。东海水深较浅,又受... 详细信息

渔业政策和气候变化是影响近海生态系统的结构与功能变化的主要因素。研究生态系统在二者作用下的演变,能为近海生态系统的管理和种群资源的恢复提供理论支持。东海是中国重要的近海捕捞场所,承担了近40%的捕捞份额。东海水深较浅,又受到台湾暖流和长江冲淡水等水系的影响,初级生产力高,生物资源丰富,拥有许多的优质渔场,如舟山渔场,闽东渔场等,是众多渔业资源的产卵场,育幼场和索饵场。然而在捕捞及环境变化等多因素的影响下,传统优质渔业资源开始衰退,生物群落组成与结构发生变化,朝小型化,低龄化,低营养级化方向发展。本研究以东海为研究区域,基于1997-2000年的海洋生物资源补充调查和资源评价及2018-2019年在东海展开的联合调查的数据,构建了两个不同时期的东海生态系统ecopath模型——1997-2000年ecopath模型(下称M1997)和2018-2019年ecopath模型(下称M2018)——去描述东海生态系统食物网营养结构和能量流动等系列生态系统特征参数的年际变化,同时利用ecosim模型评估了20多年来(1997-2019)伏季休渔政策对东海生态系统的影响,探究了不同捕捞压力下东海主要资源种群的变动情况,以及气候变化和渔业捕捞对东海生态系统结构和功能的影响,主要研究结论如下:1)M1997和M2018中24个功能群的营养级范围分别为1.00-4.05和1.00-4.24,两个时期营养级最高的功能群均为鲨鳐类。M2018中,除了第III营养级到第IV营养级的能量传递效率略高于M1997以外,其它营养级的传递效率均低于M1997。整体而言,M2018游泳动物的平均营养级比M1997年有所上升(从3.11提升至3.33),但生态系统的平均传递效率(MTE)略有下降,从M1997的12.01%下降至M2018的11.52%,但接近于10%的理论值,与临近系统如西南黄海,渤海等接近,但低于南海北部。不同系统之间MTE的差异可能与低营养级之间的能量传递效率不同有关,低级营养级间能量利用率越高,生态系统能量传递效率越高。2)生态因子显示,经过近20年的发展,东海生态系统无论是成熟度,复杂性还是稳定性均有所上升,具体表现在系统总流量规模进一步扩大,用于生长,呼吸等方面的能量收支增多,流入碎屑比例降低,物质循环比例上升,生物杂食系数增加。不过,东海生态系统尽管成熟度提升,但仍处于不成熟和不稳定阶段,仍有大量的能量流入碎屑未被直接利用。3)混合营养效应显示20年以来渔业对各功能群的负面影响进一步扩大。东海生态系统资源群落结构朝小型化,低营养级化方向发展,这与其他海域的变化趋势基本一致。此外,近20年来,东海生态系统的关键种已由大中型的浮游/游泳动物食性鱼类转变为小型的浮游动物食性鱼类。浮游动物食性鱼类在鱼类生物量的占比由M1997的11.06%增长至M2018的34.50%。其原因可能与最小网目政策有关。从2004年开始,我国禁止使用网目尺寸为≤5.0cm的渔网,而浮游动物食性鱼类中优势种—七星底灯鱼的最大尺寸只有3.5cm,它们能在这个网目政策中获益。此外,在捕捞压力的选择和短暂休渔制度的保护下,小型、低营养级的鱼类生长具有周期短和繁殖能力强特征,它们更容易适应环境,群体容易得到迅速补充。4)利用ecosim模型模拟实际捕捞压力下伏季休渔政策对东海生态系统的影响,构建了两个模型,分别为不实施伏季休渔模型(M2018)和实施伏季休渔模型(M2018)。结果表明,发现伏季休渔政策可促进了东海生态系统渔业资源的恢复。它不仅有利于东海生态系统短期渔业资源的恢复,也有利于资源种群长期生物量的积累。不过,休渔期结束后报复性的高强度捕捞导致低的长期生物量积累。同时,受制于捕捞压力和不同资源种群之间的营养关系,伏季休渔政策对主要资源种群的恢复效果不同,对遭受捕捞压力大的鱼类的资源促进作用更为明显。5)利用ecosim模型模拟了未来30年9种不同渔业捕捞策略对主要渔业资源种群恢复的影响。控制捕捞总量,增加饵料丰度和长期禁渔均有利于生态系结构和功能的恢复。其中,控制捕捞总量影响最大,增幅约在10%-300%之间;虾类丰度对大黄鱼和小黄鱼资源的恢复明显,表明可能饵料生物的丰度是大、小黄鱼种群恢复的关键因素之一。6)利用ecosim模拟了不同排放情景下气候变化对东海生态系统的影响,并探究了气候变化与渔业活动的互作关系。结果显示,SST和NPP对资源量和影响最大,且气候因子间存在协同作用,即综合气候影响大于气候单因子的累加效应。不同功能群对气候因子的响应不同。其中,捕捞压力大的群体对气候变化更敏感,如游泳动物食性鱼类和大黄鱼等,渔业活动与气候变化的互作关系受到营养关系的影响,呈现出不同的作用机制;减少捕捞活动可以有效缓解气候变化对遭受捕捞压力大的物种的消极影响。

关键词：东海生态系统 Ecopath with Ecosim 渔业政策气候变化

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Impacts of sample size for stomach content analysis on the estimation of ecosystem indices

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Acta Oceanologica Sinica 2020年第8期39卷 53-61页

作者： Dongyan Han Chongliang Zhang Ying Xue Binduo Xu Yiping Ren Yong Chen College of Fisheries Ocean University of ChinaQingdao 266003China School of Marine Sciences University of MaineOronoMaine 04469USA Laboratory for Marine Fisheries Science and Food Production Processes Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology(Qingdao)Qingdao 266237China

This study used ecopath model of the Jiaozhou Bay as an example to evaluate the effect of stomach sample size of three fish species on the projection of this model. The derived ecosystem indices were classified into three categories:(1) direct indices, like the trophic level of species, influenced by stomach sample size directly;(2)indirect indices, like ecology efficiency(EE) of invertebrates, influenced by the multiple prey-predator relationships;and(3) systemic indices, like total system throughout(TST), describing the status of the whole ecosystem. The influences of different stomach sample sizes on these indices were evaluated. The results suggest that systemic indices of the ecosystem model were robust to stomach sample sizes, whereas specific indices related to species were indicated to be with low accuracy and precision when stomach samples were insufficient.The indices became more uncertain when the stomach sample sizes varied for more species. This study enhances the understanding of how the quality of diet composition data influences ecosystem modeling outputs. The results can also guide the design of stomach content analysis for developing ecosystem models.

关键词： computer simulation Ecopath with Ecosim ecosystem index optimization sample size stomach contents analysis

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人类活动对白洋淀水生态系统影响的数值模拟研究

人类活动对白洋淀水生态系统影响的数值模拟研究

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作者：马艺菲天津大学

学位级别：硕士

人类活动的干扰使得水生态系统的结构和功能遭到了很大程度的破坏。水质退化造成的富营养化以及最近发现的微塑料污染问题是两个重要的水环境问题,已受到人们的广泛关注。目前有关生态补水和富营养化如何改变不同营养级水生生物在水生... 详细信息

人类活动的干扰使得水生态系统的结构和功能遭到了很大程度的破坏。水质退化造成的富营养化以及最近发现的微塑料污染问题是两个重要的水环境问题,已受到人们的广泛关注。目前有关生态补水和富营养化如何改变不同营养级水生生物在水生生态系统中的地位,对关键食物网的影响机制,以及自然水生生态系统中微塑料浓度随时间的潜在变化趋势和如何通过食物网富集的效应等关键问题尚不清楚。因此,本文基于Ecopath with Ecosim模型建立了白洋淀生态系统ecopath模块,得到了白洋淀的食物网分布。在此基础上,分析了富营养化对于不同营养级水生物的作用机制以及微塑料在不同营养级间的传输以及富集情况。此外,基于Max Ent模型评估了生态补水对于白洋淀水生物栖息地的影响。本文研究以白洋淀为例,取得的主要成果如下:(1)应用Ecopath with Ecosim模型,对白洋淀的生态系统状况、富营养化与水生生物量和关键食物网的关系进行了研究。研究发现,白洋淀生态系统正处于尚不成熟的发展状态。在轻度和中度富营养化条件下,不同营养级的水生生物在食物网中的重要性随着富营养化指数的变化而变化。对于高营养级和低营养级的水生生物,水生生物生物量与富营养化指数的回归方程拟合精度很高,R在0.9以上,水生生物量主要与富营养化指数和时间相关。对于中层营养级水生生物,水生生物量与富营养化指数的回归方程拟合精度较低(0.80.9),说明中层营养级水生物生物量主要依赖于溶解氧、浮游植物生物量和时间。(2)利用ecopath模型中的污染物示踪模块Ecotracer,建立了微塑料在白洋淀生态系统中水生生物食物网的累积效应模型。结果表明,微塑料在食物网中迅速扩散和积累,最终富集到最高营养级的水生生物黑鱼体内。水环境和生物体内微塑料的浓度随降雨强度呈周期性变化。从2009年开始,到2016年模拟结束,黑鱼、麦穗鱼、鲤鱼、鲫鱼、鳜鱼、杂鱼、草鱼、大型底栖动物、小型底栖动物和浮游动物体内的微塑料浓度分别是其初始浓度的3.97、2.87、2.35、1.8、1.48、1.8、1.86、1.98、1.99和3.49倍。由于黑鱼处于最高营养级,微塑料通过食物网的累积效应最为严重。此外,不同营养级间微塑料的积累具有时间延迟效应,营养级越高,延迟效应越明显。研究结果证明,Ecotracer是探索微塑料在食物网中富集效果的很好模型,微塑料在食物网中的富集现象严重,应引起重视。(3)以白洋淀主要经济鱼类鲤鱼为研究对象,采用水动力水质模型对2017年12月1日至2018年7月1日期间有无生态补水情况下的水动力和水质进行了模拟。选择水深、叶绿素a(Chla)、水温、总磷(TP)、氨氮(NH-N)、溶解氧(DO)、生化需氧量(BOD)作为环境变量,应用Max Ent模型对有无生态补水情况下鲤鱼的潜在栖息地分布进行了模拟。结果表明,补水改善了白洋淀的水质和水生生物的生存环境。与未补水情况相比,补水后白洋淀主要污染物浓度明显下降,综合富营养化指数(TLI)由81下降到74左右,水体中DO含量明显增加,鲤鱼最适宜生境面积增加约3.9528km。

关键词：白洋淀富营养化微塑料生态补水 MaxEnt Ecopath with Ecosim 水动力与水质模型

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一种水生态能量平衡模型在国内大水面生态系统中的应用

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江西水产科技 2024年第3期 54-60页

作者：龚海波万志勇易玮昕易霈霈巫曦雅余进祥江西省水生生物保护救助中心 2. 新余市生态环境污染防治中心江西农业工程职业学院

生态能量通道模型发展至今已经40余年，已经形成了包含ecopath、ecosim、Ecospace及Ecotracer的四个生态模型组，满足水域生态从静态到时空变化的研究需求。本文介绍了能量平衡模型的发展情况，归纳了模型所需参数的获取及修正方式，总... 详细信息

生态能量通道模型发展至今已经40余年，已经形成了包含ecopath、ecosim、Ecospace及Ecotracer的四个生态模型组，满足水域生态从静态到时空变化的研究需求。本文介绍了能量平衡模型的发展情况，归纳了模型所需参数的获取及修正方式，总结了该模型在我国28个内地淡水水域构建的42个模型的应用情况，列举了该模型评价水生态系统的主要评价参数，以期为我国大水面生态系统相关研究提供参考。

关键词：软件模型 Ecopath with Ecosim 营养能量大水面生态系统

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