养殖水域生态学笔记.docx

1、养殖水域生态学笔记养殖水域生态学（Aquatic Ecology for Aquaculture）绪论一、生态学的内容、任务（一）生态学（ecology）定义 生态学是研究有机体（生物）和其环境之间的相互关系的科学。它属于生物学。生物学的研究向着微观和宏观两个方向发展：1、个体系统器官组织细胞细胞器亚细胞器分子； 2、个体种群群落生态系生物圈太阳系（宇观世界）。（二）生态学分类个体生态学（autecology）：主要研究生物的个体发育和系统发育与环境的相互关系。种群生态学（population ecology）：主要研究同种个体组成的种群与环境的相互关系。群落生态学（community eco

2、logy）：主要研究由多种种群组成的群落的结构与功能、形成和发展等方面与环境间的相互关系。生态系统生态学（ecosystem ecology）：主要研究由群落与其周围理化环境构成的生态系统的结构与功能、系统的平衡与调控机制等。 生态学也可按研究的生物类别分为植物生态学、动物生态学、藻类生态学、鱼类生态学；按栖息地的特点分为陆地生态学、海洋生态学、淡水生态学；另外可分为数学生态学、化学生态学、经济生态学、进化生态学、资源生态学、农业生态学、渔业生态学、污染生态学、放射生态学等等。（三）水域生态学基本概念1、水域生态学定义水域生态学作为生态学的主要分支学科之一，主要是研究内陆水中生物与其环境之间相

3、互关系的科学。研究对象包括个体、种群、群落和系统。2、养殖水域生态学任务通过对内陆水体生态系统的结构和功能的研究，阐明其能量流动和物质循环的特点及生态系统演替和平衡规律，为合理开发和利用内陆水生生物资源、挖掘生物生产潜力以及加强水质管理防止水质污染等方面提供科学依据。二、水域生态学的产生、发展和现状20世纪以来，水生生物学从形态分类逐步向生态方向发展。20世纪50年代更注重生态系统的研究，1964年成立“淡水群落生物生产力组”主要研究淡水生态系统中生产力的现状、潜力和展望以及人类对环境变化适应等。1980年出版了淡水生态系统的功能一书，告一段落。1985年召开“水产养殖中的腐质系统”国际会议，

4、1987年召开“大湖的功能和结构特点”国际学术会议，这些都推动了水域生态学的发展。当前发展趋势：1、从静态的结构研究到动态的功能研究；2、从描述现状的定性到预报未来的定量研究；3、野外调查和室内实验相结合；4、宏观研究和微观研究相结合；5、生物学与地理、化学、物理和数学互相渗透；6、运用自动化测试、计算机和遥感技术等现代化实验手段；7、开展国际协作。三、我国在养殖水域生态学方面的研究和成就1、以渔业利用为目的进行了湖泊、水库的渔业基础和渔业资源调查，如我省1985年完成了长江和淮河两大水系的调查；2、对主要淡水鱼类和其它生物的个体和种群生态作了大量调研和实验研究；3、对一些重点湖泊水库进行了较

5、全面系统的湖沼学和生态学调查及渔业增产试验；4、开展了全国或地区性湖泊水库的营养分类、富营养化状况及其防治；5、开展养鱼池塘生态学和高产机理的研究，如高产池塘水质状况、浮游生物和初级生产力的特点等；6、开展了内陆咸水湖调查及利用的研究，如卤虫资源；7、其它方面：如鱼类、虾蟹类生物能量学的研究，大型水利工程的生态和环境的影响，水体污染的生物监测等。四、生物与环境的一般规律（一）环境因子包括：1、非生物因子：即水中的一些理化因子，如光、温度、水流、溶解盐类、溶解气体、pH、水中悬浮物、溶解有机质等等。2、生物因子：同种或异种的其它生物（动植物及微生物）。3、人为因子：人类活动的影响。（二）生物对环

6、境的适应 生态幅（ecological valance）：生物（有机物）能够生存的环境变化幅度称为该物种的生态幅。具有广生态幅的种类称为广生种，反之称为狭生种。 物种生活的环境变化越剧烈，其生态幅就越大，如广温性和广盐性一些种类。 生物对环境的适应可分为生理适应、生化适应、形态适应、行为适应和其它一些适应。通常各种适应是相互联系和相互促进的。 如果环境发生变化，生物尽可能迁移到适宜的环境中去，或是改变代谢强度甚至代谢性质，以适应新的环境，否则就不能生存，即“适者生存”。 物种的生态幅是一个范围，其中有一个最适度（最适条件），生物在保证本身代谢特点下消耗最少能量时的生活条件，称为最适度（最适条件

7、）。最适度是指保证全部生理机能的最适条件，而非保证某一功能的最适条件。 物种的生态幅和最适度不是恒定的，而是随年龄和其它条件的变化而改变。（三）环境对生物的影响 环境变化可影响生物。变化幅度过大生物不能适应。某一环境因素有其变化速度，如果变化不快，生物较易适应，如斑点叉尾鮰慢慢降温在3时还可摄食，反之急速变化则难以适应。急速变化形成某种压力，温度急变引起的叫“温压”，盐度叫“盐压”（环境胁迫）。 环境因素的变化有周期性和非周期性的，周期性变化导致物种形成特有的生物学周期、种群数量变动形式和其它特征；非周期性变化影响物种的分布和数量。 环境因素中生物因素与某一生物密度的关系密切，而非生物因素的影

8、响通常与密度无关或关系较小，但有时也有显着的关系。五、谢尔福得（Shelford，1913）定律及其补充定律（一）谢尔福得（Shelford）定律（耐受性定律）：任何一个环境因子在数量或质量上的不足和过多，即当其接近或到达某种生物的耐受限度时，都会使这种种群衰退或不能生存。这一定律不仅注意到因子量的过少，也注意到因子量过多的限制作用。（二）补充定律：1、最小因子定律只能在能量注入和流出处于平衡的稳定状态下才适用。2、必须考虑到因子间的相互作用和替代作用。3、当某一环境因子不是处于最适度时，生物对其它因子的耐性限度可能降低，生物本身在繁殖期以及卵、胚胎和幼体阶段对环境因子的耐性限度也明显降低。4

9、、种群和群落在一定限度内能适应环境条件的变化并且改变着环境条件，减弱某些因子的限制作用，因此许多广生性生物常形成地区性的生态型（ecotype）。不同生态类群对环境因子的耐性限度和最适度都可能有较大差异。如黄河鲤和淮河鲤。六、水圈及分区（一）水圈 地球上有生命存在的部分称为生物圈（biosphere）。生物圈是地球表面全部生物以及与其相互作用的非生物环境的总和。生物圈包括气圈、岩圈和水圈，淡水水体根据水的运动和容积大小可分为下列几类： 1、流水主体1泉：由地下流出的，容积很小的水体。2溪涧：由若干泉水汇合或由静水水体流出的水量小、流程较短的水体。3河流：水量较大，流程较长的流水水体。2、静水水

10、体1湖：面积较大、水较深，中央部分通常没有大型植物丛生。2池：面积较小、水较浅，大型植物可蔓延整个水区。3沼泽：水浅而面积宽大，挺水植物常耸伸整个水面。3、半流水体水库：人工水体，与湖泊相似，相对静止或半流水水体，水很深（几米至上百米），水草少底栖动物少，水质比湖泊瘦、鱼产量低。又分：1山谷型水库：山谷间、落差大，水深10m以上，如花凉亭水库。2平原型水库：丘陵地带、落差小，水较浅、似湖泊，如董铺水库。（二）水体结构分区 水体划分为水底区和水层区（主要针对大型深水湖泊）1、水底区从水边开始，沿着水底到达湖泊的最低部位。1沿岸带：最重要。从岸边开始沿着水底到达沉水植物分布的下限。这一带的深度按水

11、的SD不同而不同，一般68m（浅湖34m）。其特点：水位变化大，溶氧丰富，水温变化大，光照条件好，营养物质丰富，是鱼类产卵和栖息场所。2亚沿岸带：沿岸带和深底带的过渡带，一般没有大型植物生长，有些湖泊这一带为贝壳所堆积。3深底带：亚沿岸带以下的全部湖盆，沉积物（如淤泥）多，无植物，动物的种类也很少。2、水层区湖盆以上有水的区域。1沿岸区：沿岸带以上的浅水部分。2湖心区：除沿岸区以外的开阔部分。第一章非生物环境因子与水生生物关系第一节光与水生生物关系一、水体中的光（一）光谱组成 波长：可见光760400纳米（红外线、红橙黄绿蓝青紫、紫外线）（二）光的意义1、给地球表面带来了光亮和热量，是一切生命

12、能量的来源。2、影响植物的光合作用和色素的形成，也影响水生植物的数量与分布。3、对动物的数量、分布、行为产生很大影响。（三）水体中光的来源 主要是太阳光、另有星光、月光、发光生物。（四）光在水体中的辐射能 有变化，决定于光到达水面的强度大小。受纬度、大气状况、季节等影响。（五）水色和SD1、水色：指进入水体的光线被吸收以后，剩下的再散射的光，即体现水色。一般红外线、紫外线和波长长的红、橙光线易被吸收，而青色蓝色易散射，从而表现出天然洁净的水是蓝色，如蓝色的大海。2、SD：光线到达水体的深度或水的透光程度，SD大小受水中悬浮物（浮游生物、泥砂等）、水色影响。SD（m） 悬浮物（mg/l） SD（

13、m） 水色1 2 蓝色4 绿色15 另外，SD与季节有关，夏季SD小、冬季大。SD测定用Secchi disic（塞奇板）。二、光与水生植物的关系（一）光合作用 光合作用强度取决于光照的强度和光的性质（波长），光被利用的是植物本身颜色的补色光。如红光是绿藻的补色光，因此它生活在水的上层（上层主要吸收红光）。 光合作用强度单位用CO2mg/。即每平方分米每小时吸收CO2毫克数。 在一定范围内，光照强度增加光合作用速度加快，但超过一定限度则不再增加，甚至反而减弱直至停止。（二）水生植物对光的适应性 红、橙、黄光常常在水表层被吸收了，但底层植物能进行光合作用，其适应方式：1、产生辅助色素：如胡萝卜素

14、、类胡萝卜素、藻红素等能吸收短波光如蓝光、紫光等。2、增加叶绿素含量：如礁膜藻在底层叶绿素是表层的2倍。3、色素在体内分布位置不同：如硅藻在表层其色素在细胞的中间，而到了底层则在细胞的周围，从而来增加与光线的接触面。（三）补偿点、补偿深度 光合作用产生的氧气等于呼吸作用消耗的氧气，这时的光照强度（照度）叫补偿点。补偿点所在的深度叫补偿深度。光照强度一般用Lx（勒克斯）表示，Lx1蜡烛1米时光强。如菹草20，补偿点为128Lx。 在补偿点（深度）的植物只能生存不能生长繁殖，从而限制了植物向深层分布；随着T的降低，补偿点减小（如水绵20，补偿点为174Lx；5，补偿点为27Lx），补偿深度增加。一

15、般补偿深度=SD2倍（倍）（经验公式）。（四）光与水生植物垂直分布 喜光的分布在表层，表层的植物分布较多。一般蓝藻常集中分布在最上层，而绿藻大部分分布在水的上层，硅藻较蓝绿藻为深。垂直分布于SD有关：SD大分布深，如在海洋可分布100m深，SD小，分布浅，如池塘及小型湖泊，分布12m。（五）浮游植物的昼夜变化 许多鱼类易消化的浮游植物上午上升，下午至水表层，然后开始下降，夜里至水深层，如团藻、空球藻、实球藻、膝口藻等。所以池塘水色常出现“朝红夕绿”，下午水的SD比上午小。三、光与水生动物的关系（一）光与水生动物体色 体色与光照有关，因不同光照对色素细胞有影响，一般在清水中体色浅（色素细胞收缩）

16、，浊水中体色深（如鱼类）。（二）光影响水生动物生长、发育与繁殖 如低额溞、大型溞在人工培养下，需要光照才能生长发育。有时不需要光照，如大麻哈鱼产卵埋入泥底，不见光才能发育；而狗鱼只能在光亮的白天产卵，光照刺激其产卵。河蚌需要光照才能吐出勾介幼虫；椎实螺必需每天光照达以上才能繁殖；四大家鱼繁殖季节在春夏季也与光照时间较长有关。（三）光与动物行为1、趋光性：向着光源方向运动，如枝角类的大眼水溞、蚤状溞及桡足类表现为趋旋光性。2、背光性：向着光源相反方向运动，如桡足类幼体、长刺溞等。3、影响趋光性和背光性的因素与光照强度有关：在1000Lx内尼罗罗非鱼的趋光性随照度的增加而增强，并在101000Lx

17、间达到最大值。光谱性质：光谱的不同部分对动物行为的影响也可能不同。雌雄性别：一般雌多表现趋光、雄性背光。年龄：多数幼体趋光，成体背光。与生理状况有关：如摇蚊幼虫出现血红色（血红素），证明代谢作用强、背光；未出现血红色趋光。大型溞心跳300次/分背光、200次/分趋光。T；低T趋光、高T背光。pH、盐类、碱度、硬度等水化因子有关。（四）浮游动物昼夜垂直移动现象 与浮游植物一样，浮游动物亦有昼夜变化：白天当光线较强时，大多数浮游动物则躲进较深的水层，而夜晚则上升到水的表层，随着光线的昼夜交替，浮游动物每昼夜往返运动一次，这种现象即浮游动物昼夜垂直移动。一般SD大，移动范围大，如英勇剑水蚤时间 10

18、14时 1617时 1819时 22时 次日5时分布深度 40m 20m 开始向上移动 510m 向下移动 另外，除与SD有关外，移动速度和幅度依不同种类而不同。产生的原因：动物本身的趋光性、背光性；向地性和背地性；食物原因：如鱼食浮游动物，浮游动物下沉鱼亦下沉；躲避敌害：白天下沉到深层，躲避敌害和紫外线；生物节律。第二节温度与水生生物关系一、水体中热量来源与温度（一）来源：1、太阳：特别是波长长的光，能量大。2、地球内热3、生物发酵 其中以太阳能为主。（二）热量与T 一般吸热升T，放热降T，也有热量增加而T不升，但状态发生变化。二、水生生物的极限温度与最适温度（一）最高T 生命T的上限称为最

19、高T，超过上限，出现热昏迷或死亡（蛋白质凝固）。（二）最低T 生命T的下限称为最低T，超过下限，组织脱水（冰点）、死亡。（三）最适T 能正常进行代谢、生长、繁殖，一切生命活动都很旺盛。三、水生生物对极限温度的适应（一）驯化适应（生理上的） 如组织脱水，体液增加浓度，降低冰点，防止组织结冰，保证动物不死亡。如食蚊虫下限T10，但慢慢降驯化可适应3。（二）外界条件的影响 如光照、pH、营养等，如金藻门中有一棕鞭藻，其上限T为35，但只要改变培养液成分浓度，如加点维生素B12、某些AA、Fe2+、Zn2+、Mn2+等，从而可使它的上限T明显提高。（三）产生保护性的构造 产生孢子、冬芽、鳞芽（菹草）、

20、休眠囊、蛹、甲壳等。（四）冬眠、夏眠 T低，代谢机能减低，停止进食，进入休眠，称冬眠；高T、干燥或缺氧，出现休眠，称为夏眠。（五）温度性迁移（栖） 一些运动性水生生物，在T过高或过低时，尽可能的离开不良环境，这种迁移称为温度性迁移（栖）。四、按温度把湖泊分类型瑞士的佛列耳等按T情况把湖泊分为三类，每一类又分为三型。（一）热带湖 表面水T全年在4以上。第一型：底层水温常年保持在4上下，冬季可能有一次垂直混合，但通常是没有的。第二型：底层水温常年保持在4上下，冬季有一次垂直混合。第三型：底层水温与表层水温相近，常年进行着水层的垂直混合。（二）温带湖 表面水T在4上下变化着。第一型：底层水温常年保持

21、4，春季和秋季可能各有一次垂直混合，但通常是没有的。第二型：底层水温在4附近变化，春季和秋季各有一次垂直混合。第三型：底层水温与表层水温相近，除结冰期外经常进行垂直混合。（三）极地湖 表面水T全年不超过4。第一型：底层水温常年保持4，夏季可能有一次垂直混合，但通常是没有的。第二型：底层水温在4附近变化，夏季有一次垂直混合。第三型：底层水温与表层水温相近，除结冰期外经常进行垂直混合。 上述湖泊分型与深度有关，第一型和第二型是水较深的湖，第三型是浅湖。我国大多数大型湖泊，如五大淡水湖均属温带湖第三型。较深的湖，如镜泊湖、青海湖及北方一些深水水库属于温带湖第二型。五、广温性和狭温性生物（一）广温性生

22、物 能忍受T变化的范围大（2030），如大型溞可生活在130水体中，豆螺235。（二）狭温性生物 T变化范围不超过10，如穴居真剑水溞在610之间。1、冷水狭温种：生活在15以下，如柱型薄皮溞在北极。2、温水狭温种：T在1525之间。3、暖水狭温种：25以上，如镰角秀体溞生活在广东以南。六、温度对水生生物的代谢、生长、繁殖、发育、死亡的影响（一）温度与代谢1、在适温范围内，T增加，代谢强度增加范霍夫（VantHoff）定律：温度每升高10，（动物）代谢速率增加23倍。R1 、R2分别表示时间T1和T2前后的耗氧率。Q10=23倍代谢速率用耗氧率来表示：单位mgO2/ 或gO2/。2、超过适温范

23、围代谢速率降低（二）温度与繁殖1、随T的增加，性成熟提早如蚤状溞： T 7 10 20 性成熟时间 天 天 天2、T与生殖季节如鱼类产卵必须在一定温度以上开始产卵。在北方夏季产卵的鱼类，在南方春天即可产卵。3、T与产卵量（繁殖量）在一定的T范围内（适温范围内），T升高，产卵量下降。4、T与繁殖率在一定的T范围内（适温范围内），T升高，繁殖率增加。 如大型溞： T 16 20 25 10天产卵次数 次 （三）温度与发育 生物学零度生物（有机体）必须在达到一定的界限以上的温度才开始发育，这个界限温度就称为生物学零度。如大麻哈鱼5.6，鲟鱼7.2，萼花臂尾轮虫78。在生物学零度以上，随着T增加发育加

24、快，但超过适温范围发育减慢，甚至死亡。（四）变温对生长发育的影响 在适当的变温范围内，对水生生物的生长、发育有促进作用。原因：适当的变温可使水生生物提高对能量的利用率。（五）温度对生长影响 在适温范围内，T上升生长加快，T下降生长减慢。（六）温度与个体大小 温度低、个体大，温度高、个体小。如东北虎比华南虎大。 如蚤状溞：体长 7 2.9mm 25 2.4mm 哲水蚤： 北极 5.5mm 温带 2.8mm(七)温度与寿命 在一定T范围内，T增大，寿命缩短。 总之，动物个体在适温范围内，温度升高，代谢加快、生长、发育增快，同时性成熟提早，生殖量降低，繁殖率增加，个体变小，寿命缩短。七、温度与季节变

25、异（态）（一）概念 同一种生物在一年不同季节（或者是经过了若干世代后），在形态上发生周期性的变化，这种变化就叫季节变异（态）或周期变态（异）。如枝角类出现头盔、长刺、长角等，僧帽溞的头盔、象鼻溞第一触角加长；角甲藻2个角甲（冬季）3个角甲（夏季）等。（二）季节变异的特点1、这种变异不是一代而是由几代来完成的，中间经过了许多中间类型。2、冬型夏型，这个过程时间短（23周），容易变，如长出头盔；而夏型冬型，这个过程长，可达几个月。3、北方近极和极地水体，水温变化小，不易出现季节变异。（三）季节变异的原因1、温度是主要因素：水温不同水的比重、粘度不同。如僧帽溞：10 头部钝圆；12 15%突出形成头

26、盔；13 33%；14 87%；16 全部突出。2、食物丰欠程度：如僧帽溞，食物充足时，头部突出较高（类似骆驼）。3、水的涡流：生长在涡流水体中的僧帽溞往往头盔特别发达。（四）生物学意义1、增大体阻，增加浮力（因夏天水密度小、浮力小）。2、作为稳定器，即类似舵的作用，有利于水生生物保持在一定的水层里。3、防御敌害：避免其它动物吞食。第三节溶解盐类及有机物和水生生物关系一、溶解盐类与水生生物关系（一）按盐度划分水体1、淡水水体，一般的淡水湖、库、池塘、河流均属于此类型，含各种离子（如Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、HCO3-、CO32-等）较少，生物种类较多，一般为高渗性和狭盐性种类。

27、2、半咸水水体（盐水水体） 16，内陆咸水湖，如青海湖，边缘海，河、海口区，含盐量变化大，生物种类复杂，有淡水中的耐高盐种类，也有海水中耐低盐的种类，一般为恒渗性和广盐性种类。3、海水水体 1647，一般为3338，均值为35，环境稳定，生物种类多，一般为低渗压性的和变渗（压）性动物。4、超盐水水体 47300，大多为沙漠干旱地区的内陆无排水的咸水湖泊，如加拿大的Maniton湖盐度为120。生物组成少，有一些特殊的种类，如水蝇、叶足类等。（二）淡水水体的盐类组成组成成分（%） 淡水 海水氯化物 硫酸盐 碳酸盐 N、P、Si、有机物 （三）水生生物的耐盐性 狭盐性生物：只能生活在含盐量比较稳定

28、的水体中的种类，如一些纯淡水或纯海水种类。 广盐性生物：能够生活在含盐量变化比较大的水体中，即可以从淡水到海洋，也可以从海水到淡水，因它们具有较完善的渗透调节机制，如一些半咸水水体的，多数为广盐性种类。（四）影响水生生物的耐盐性变化因素1、与生活环境有关：同一种类若生活在盐度变化大的环境下，则耐盐性变化大；盐类组成不同，耐盐性亦不同。2、耐盐度随年龄而增大：一般成体耐高盐，幼体耐低盐（河蟹、鳗鲡等洄游性除外）。3、驯化可以提高耐盐性：如逐渐升高盐度。4、温度升高，耐盐度下降，即耐低盐：如异色沙蚕 0 2 5 1 20 （五）营养盐类与水生生物 营养盐类分为常量元素，如：N、P、K、Si、Ca、

29、Mg等；微量元素，如Cu、Zn、Co、Fe、B等。1、N1来源及存在形式：动植物（有机物）分解、固氮蓝藻固氮。氮以NH4+、NO2-、NO3-三种形式存在（总氮）。一般水体：NH4+l（污水中可达10 mg/l）， NO2-l， NO3-l。2作用：组成蛋白质的主要成分，N不足抑制植物的生长。N对叶绿素形成有关，N不足限定叶绿素的形成。 浮游植物利用N时受pH条件限制，三态N（总N）藻类都能利用，一般情况藻类首先利用氨态N（ NH4+），也同时利用NO3-，而对NO2-利用最差。 浮游植物的繁殖也影响N的含量，特别是固N蓝藻大量繁殖后，表层水中N的含量低、变化大，低层则多、变化小（藻类尸体沉积

30、下去）。2、P1来源：有机物分解，外来水体带入。2存在形式：溶解无机磷（PO43-、HPO42-、H2PO4-）、溶解有机P、悬浮颗粒P，这些合称总P。水中N、P比：淡水NP=10151，海水NP=71。3P的作用：P的含量很少，但很重要，缺P则限制藻类生长。（A）构成机体主要成分，是蛋白质的重要成分；对动物来说，对脑和神经系统很重要。（B）P可以促进固N细菌结合N，同时促进N的硝化作用，即P可以促N。（C）各种藻类对P的需要量不同，一般情况是蓝藻、绿藻需P量较高，硅藻次之，金藻最低。（D）不同浮游植物对P的要求受到N肥种类限制。（E）限定因子（限制因素）；一般水体特别是较肥的池塘中容易缺P，P的缺乏就限制了对N的吸收作用。“磷化肥养鱼”。“要想鱼儿长得快，请用磷酸二氢钙”。3、K水体对K要求不高，即一般水体不缺K。 K主要是使植物形成分生组织和幼嫩组织，K与糖类形成和运输有关。对动物可以增强神经和肌肉活动性能，但过多中毒，使心脏活动受抑制死亡，若K在200300mg/l则钩虾即死亡。4、NaNa在动物体内比K多，在植物体内比K少。Na也是维持神经和肌肉正常兴奋的，同时调节渗透压和酸碱平衡（人类Na+多易患高血压，高血压排Na+能力差，故少食盐）。某些蓝藻对Na要求高，在40mg