【摘 要】
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食物网是生态系统最主要物质循环和能量流动的载体。食物网中不同物种之间通过竞争和捕食相互作用且相互影响,一个物种的爆发或者灭绝往往通过物种间相互作用影响到其他物种。水生态系统是与人类生活密切相关且较脆弱的一类生态系统,其主要生产者浮游植物、消费者浮游动物生物体积小、繁殖快、生长周期短、对环境变化反应敏感,食物网结构容易波动。该研究于2018年8月到2020年6月,每两月对张家口市崇礼区冬奥会核心区山
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食物网是生态系统最主要物质循环和能量流动的载体。食物网中不同物种之间通过竞争和捕食相互作用且相互影响,一个物种的爆发或者灭绝往往通过物种间相互作用影响到其他物种。水生态系统是与人类生活密切相关且较脆弱的一类生态系统,其主要生产者浮游植物、消费者浮游动物生物体积小、繁殖快、生长周期短、对环境变化反应敏感,食物网结构容易波动。该研究于2018年8月到2020年6月,每两月对张家口市崇礼区冬奥会核心区山区河流太子城河不同样点的主要环境因子和水生生物取样监测,研究其食物网生产者、初级消费者和捕食者群落的物种组成、密度和生物量时空分布特征,构建太子城河食物网结构;应用多元统计分析研究环境因子对食物网各营养级生物的影响,基于生态学代谢理论计算太子城河食物网水质净化效果;利用群落更替的相异性指数计算食物网中各营养级生物的稳定性和整体食物网的稳定性,并多元统计分析研究环境因子对食物网各营养级物种稳定指数的影响。主要结果和结论如下。(1)太子城河食物网结构相对简单,其中生产者主要是浮游植物,包含硅藻门、裸藻门、绿藻门、蓝藻门、隐藻门、甲藻门和黄藻门以及河流浅水区的湿生草甸大型水生植物,主要优势物种为硅藻门,其生物量占比可以达到73%;初级消费者主要是浮游动物,包含原生动物、轮虫类、枝角类和桡足类,主要优势物种为枝角类,其生物量占比可以达到49%;捕食者主要是由底栖生物组成,包含环节动物、软体动物和节肢动物,优势物种为软体动物,其生物量占比达81%,鱼类几乎绝迹。浮游生物个体大小范围为10-3~10-13 mg/个,浮游植物个体大小呈正态分布,个体大小不同的浮游动物密度差异较小,分布较为均匀。太子城河各区域食物网结构复杂程度不同,太子城河干流(T2)、下游(T3)区域的食物网复杂程度高于其他区域;不同的时间范围内食物结构复杂程度不同,夏秋季节生物多样性高,食物网结构更复杂。(2)典范对应分析结果表明,溶解氧和各形态氮磷是影响太子城河食物网生产者的主要环境因子,浮游动物和底栖生物主要受水温和营养盐浓度的影响;食物网具有一定的水质净化效果。随温度升高,生产者个体生长率和消费者捕食率增大,对营养物质的吸收作用、去除和水质净化效果增强。太子城河下游(T3)区域食物网水质净化功能最好,理论上对水体中氮元素的吸收效果大约是其他区域食物网水质净化效果的2倍。(3)太子城河食物网各营养级的稳定性在环境因子波动下有所差异。T2、T3区域浮游植物群落更替稳定性低于其它区域,浮游动物在T1、T5区域的稳定性较高,底栖生物主要在T3、T5区域群落稳定性低。整体食物网更替稳定性指数(BC=0.618)较高,食物网稳定性差,T1区域稳定性(BC=0.489)高于其它区域,T2区域食物网稳定性最差(BC=0.789)。环境因子对群落稳定性的影响较为显著,生产者群落稳定性主要受溶解氧、ORP和氮、磷营养物质的影响,消费者群落稳定性主要受水温、营养盐浓度的影响。该论文结果和结论对了解山区河流食物网结构、物种组成、密度和生物量的时空变化具有重要意义,基于生态学代谢理论的食物网水质净化计算方法对研究水生态系统水质净化措施有重要的指导作用,同时食物网稳定性的探索对维持水生态系统健康稳定具有重要意义。
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