第六章其他非生物因子

水生生物學(xué)——養(yǎng)殖水域生態(tài)學(xué)第六章

其他非生物因子第一頁，共二十二頁。

一、pH值(氫離子濃度)

天然水的pH值大多數(shù)在4～10之間，特殊情況可達(dá)到0.9～12之間。海水的pH最穩(wěn)定，一般在8～8.5之間。內(nèi)陸水體的pH變化輻度就大得多，沼澤水由于含多量古敏酸，有時(shí)還有硫酸或其他強(qiáng)酸的存在，可使pH降到3～4以下，有些鹽堿性湖，由于含有大量碳酸鈉，pH可達(dá)9～11。但是一般淡水水體由于二氧化碳平衡體系的緩沖作用，pH多在6～9之間變化，有時(shí)由于浮游植物的強(qiáng)烈光合作用，pH在午后一段時(shí)間可達(dá)9～10以上。第二頁，共二十二頁。內(nèi)陸水體按pH值的分類

1中堿性水體pH在6～10之間變化，由于二氧化碳平衡系統(tǒng)的緩沖作用，一般pH6～9。大多數(shù)湖泊、水庫、河川均屬此類；2酸性水體pH<5，系沼澤之類；3堿性水體pH>9，一些鹽堿性湖泊屬此類，如青海湖、達(dá)里湖等。

第三頁，共二十二頁。水生生物按pH的分類1.狹酸堿性生物。主要出現(xiàn)于中堿性水體，生活的pH幅度為4.5～10.5之間。常見的淡水生物和海洋生物都屬于這一類。例如臂尾輪蟲屬的pH幅度多在4.5～11之間，而以7.0～10.0最適。鯉魚為4.4～10.4，青、草、鰱、鳙四大家魚均為4.6～10.2。海洋生物環(huán)境中pH較穩(wěn)定，所以將梭魚移植到青海湖和達(dá)里湖均不成活，pH是限制因子。某些酸性和堿性水中的生物也是狹酸堿性生物。前者稱喜酸生物，如某些輪蟲(Elosauorallii)、原生動(dòng)物(Hyalosphaenia)和無色鞭毛類(某些素裸藻)，它們僅在pH3.8的水蘚沼澤的中央部分出現(xiàn)；后者稱喜堿生物，如某些藍(lán)藻和軟體動(dòng)物。2.廣酸堿性生物，它們在酸性水體和中堿性水體中都可見到。例如長劍水蚤(Cyclopslonguidus)和卵形盤腸溞即屬此類；某些昆蟲幼蟲是非常強(qiáng)的廣酸堿性生物，如大紅搖蚊幼蟲既能忍受低到2～3的pH值，又能忍受高到11～12的pH值。

第四頁，共二十二頁。pH對(duì)水生生物的影響

1．酸性條件對(duì)許多動(dòng)物的代謝作用不利。

2．pH的變化影響動(dòng)物的攝食，通常在酸性條件下，魚類的食物吸收率降低。

3．pH的變化對(duì)水生生物繁殖和發(fā)育也有密切的關(guān)系。

4.pH對(duì)有機(jī)體的影響和溶解氣體及某些離子濃度有關(guān)。

第五頁，共二十二頁。結(jié)論天然水體pH的反應(yīng)，是水的化學(xué)性質(zhì)和生物活動(dòng)綜合作用的結(jié)果。因此，在研究pH與生物關(guān)系時(shí)必須注意決定pH值的那些因素，以及當(dāng)pH發(fā)生變化時(shí)所引起的其他因素的變化。例如在自然條件下，pH值的降低，同時(shí)伴隨著二氧化碳含量的增加和含氧量的下降，而很多動(dòng)物在酸性水中，不能忍受低氧條件，在這種情況下，顯然水中的含氧量、二氧化碳和pH是同時(shí)對(duì)動(dòng)物發(fā)生作用的。在pH降低和氧氣惡化的環(huán)境中，也可能有其他不利因素(H2S等)的產(chǎn)生。所以，在這些情況下，把pH作為反映水體綜合性質(zhì)的特征應(yīng)該是更合理的。第六頁，共二十二頁。二、懸浮物

所有天然水體或多或少地都含有各種懸浮質(zhì)粒。這些無機(jī)或有機(jī)物自水體外流入，或在水體內(nèi)由水生生物死體的分解或岸邊土壤的崩解而形成。

第七頁，共二十二頁。（一）水中懸浮物的有利作用

由水生生物死體或其代謝產(chǎn)物形成的有機(jī)碎屑(腐質(zhì))是水生動(dòng)物重要的食物源泉之一。（1）懸浮腐質(zhì)量常常決定著浮游動(dòng)物的產(chǎn)量；（2）沉積水底的腐屑又是搖蚊幼蟲、水蚯蚓等底棲動(dòng)物的主要食物。（3）腐質(zhì)經(jīng)過細(xì)菌的分解作用又可豐富水中氮、磷等生源物質(zhì)的濃度，從而促進(jìn)浮游植物的繁殖。因而在良好的其他條件下，有機(jī)懸浮物可促進(jìn)水體生產(chǎn)力的提高。

第八頁，共二十二頁。(二)水體懸浮物的不利作用（1）水中懸浮物過多，將急劇降低水的透明度，抑制水生植物的光合作用。惡化溶氧狀況。

（2）對(duì)浮游動(dòng)物造成機(jī)械損傷或沖擊附著生物。如；含砂量達(dá)到300～500g/m3時(shí)對(duì)橈足類和枝角類有害。（3）水中懸浮物過多還易堵塞濾食性動(dòng)物的濾食器官，惡化其營養(yǎng)條件，常降低浮游動(dòng)物的數(shù)量。

（4）對(duì)魚類產(chǎn)生影響，直徑幾微米到2～3cm的無機(jī)質(zhì)粒，直接沖擊魚類。含砂量80～400g/m3時(shí)對(duì)魚類生活已有影響，＞400g/m3有傷害作用

（5）沉淀水底時(shí)可將底棲動(dòng)物淹埋而導(dǎo)致大量死亡。（6）改變生物組成，如黃河。第九頁，共二十二頁。三、水體基底基底是指動(dòng)物在全部或部分生命活動(dòng)過程中，于其表面棲息或在其內(nèi)部生活的物質(zhì)。第十頁，共二十二頁。（一）生物棲息基底的作用1.基底與介質(zhì)的差別介質(zhì)是緊密圍繞著生物有機(jī)體的，而基底是生物有機(jī)體生活在其表面或其內(nèi)部的環(huán)境物質(zhì)。介質(zhì)是每種生物必不可少的，它們不是生活在水里就是生活于空氣中，但有些生物則可以沒有基底，如浮游生物和許多自游生物，終生浮游水中而不需要任何基底，介質(zhì)一般不會(huì)由于生物的活動(dòng)而變換，由空氣到水中，或由水中到陸地，是生物長期進(jìn)化的結(jié)果，但基底卻比較容易地由于動(dòng)物的活動(dòng)而變換。2.基底的作用基底在動(dòng)物的生活中通常起著活動(dòng)基地、附著點(diǎn)、隱蔽場所、營養(yǎng)物質(zhì)來源等方面的作用。生物的擬態(tài)，就是與基底混雜而不易被天敵捕食。絕大多數(shù)動(dòng)物沒有一定的基底就無從進(jìn)行生命活動(dòng)，缺乏合適的基底常成為動(dòng)物生長發(fā)育的限制因子。

第十一頁，共二十二頁。（二）水體基底-底質(zhì)水體基底主要是底質(zhì)，按其物理性質(zhì)可分為硬質(zhì)土壤和軟質(zhì)土壤，此外還可根據(jù)叢生的大型植物劃分一類——草質(zhì)土壤。

軟質(zhì)土壤由粘土(＜0.01mm)、淤泥(0.01～0.1mm)和砂(0.1～1.0mm)等小顆粒組成；硬質(zhì)土壤由礫(0.1～1cm)、礫石(1～10cm)和石塊等大顆粒組成。

第十二頁，共二十二頁。底棲動(dòng)物按基底的劃分無脊椎動(dòng)物按其與底質(zhì)的關(guān)系可分為石棲動(dòng)物、石草棲動(dòng)物、草棲動(dòng)物、砂棲動(dòng)物、砂泥棲動(dòng)物和泥棲動(dòng)物6類。一般分為以下幾種類型：（1）固著動(dòng)物：在水體基底營固著生活的動(dòng)物。如淡水殼菜、海綿。（2）周叢動(dòng)物：叢生在水生植物、木樁、船身和石塊上的動(dòng)物，如鐘蟲，仙女蟲、輪蟲（Rotaria）.（3）鉆蝕動(dòng)物：具有特殊的機(jī)能，可以鉆蝕堅(jiān)硬的巖石和木材，并生活在自己鉆蝕的通道內(nèi)的動(dòng)物。如海膽分泌酸類侵蝕堅(jiān)硬的巖石。船蛆（Teredonavalis）鑿木穴居。（4）底埋動(dòng)物：棲息于水底泥砂中，如寡毛類，水生昆蟲幼蟲、螺蚌等。（5）水底自游動(dòng)物：棲息水底表面能移動(dòng)的動(dòng)物，如螺類、蝦，蟹等及一些魚類。第十三頁，共二十二頁。水體基底的生態(tài)意義1.底棲生物如棲息在不適的基質(zhì)上，生活就要受到抑制并逐漸死亡。背生搖蚊(Chironomusdorsalis)幼蟲在粗砂中死亡率達(dá)88%，細(xì)砂中為57%，砂泥中為23%，淤泥中僅16%。武昌東湖中銅銹環(huán)棱螺在不同底質(zhì)中的數(shù)量(個(gè)/m2)為：軟泥14.3，腐泥5.9，粘土0.9，砂168.0(陳其羽，1975)。2.必要的附著物或底質(zhì)有時(shí)能刺激動(dòng)物產(chǎn)卵，缺少這些條件產(chǎn)卵就不能進(jìn)行甚至使卵巢退化萎縮。比目魚類終生或在產(chǎn)卵期需要砂底；彈涂魚類需要石底產(chǎn)卵以便產(chǎn)出的卵附著在石頭上；鮭科和鱘科魚類需要在清凈的砂礫上產(chǎn)卵，并把產(chǎn)出的卵埋置于砂窩中；鯉魚需要在水草上產(chǎn)卵。3.許多底棲動(dòng)物吞咽泥土，并吸取泥中的有機(jī)質(zhì)為營養(yǎng)，因此底質(zhì)中的有機(jī)質(zhì)含量和質(zhì)量也有重要的生態(tài)意義。

第十四頁，共二十二頁。四、水的運(yùn)動(dòng)-1水的運(yùn)動(dòng)方式主要有水流、波浪和渦動(dòng)混合三類。水的運(yùn)動(dòng)首先是對(duì)有機(jī)體有搬運(yùn)作用。流速過大甚至自游動(dòng)物也要被沖走。即使如鮭、鱘等游泳能力很強(qiáng)的動(dòng)物也難適應(yīng)5m/s以上的水流，僅在產(chǎn)卵期溯流而上時(shí)能克服這樣大的水流速度。鯉、鯰、狗魚等能適應(yīng)1～2m/s的流速。魚類常逆水游泳，能引起魚反應(yīng)的最低流速約為2～10cm/s，但很多魚類這一反應(yīng)值尚未查明。水流對(duì)無脊椎動(dòng)物的分布和行動(dòng)有更明顯的影響，緩慢的水流速度(0.1～0.5m/s)通常對(duì)水生動(dòng)物無不良的影響，而且有利于它們的擴(kuò)大分布。水流速度對(duì)浮游植物的組成也有明顯的影響。在水庫中，當(dāng)流速較強(qiáng)時(shí)(5cm/s以上)硅藻占優(yōu)勢。流速較弱時(shí)(4cm/s以下)藍(lán)藻常占優(yōu)勢。當(dāng)水流速度超過10cm/s時(shí)，藍(lán)藻在浮游植物中所占比重很低。在流速很大的河流上游，通常只能見到一些底棲動(dòng)物，這些動(dòng)物的體型都十分扁平，背面體表堅(jiān)實(shí)，常具有鉤、爪、吸盤等附著器官。扁平體型不僅減小對(duì)水的阻力，另外水流速度越接近水底越小，因此，這樣的體型最不易被水沖走。第十五頁，共二十二頁。四、水的運(yùn)動(dòng)-2絲狀藻類長而細(xì)的藻體和水生維管束植物細(xì)長柔軟而具韌性的莖葉，也是對(duì)水流的形態(tài)適應(yīng)。這些植物牢固地固著在水底，順著水流展開而漂浮顫動(dòng)在水中，也不易被沖走。適應(yīng)于減少水的阻力，善游泳的魚類多呈魚雷形，尾柄通常較短，皮膚上常有許多腺體可分泌潤滑體表的粘液，使體表平滑。

水流改變水體的生活條件，運(yùn)走代謝產(chǎn)物，使氣體、鹽類等周期性地得到更新，并使物理化學(xué)因素的分布趨于均勻。特別是由于水的密度差和風(fēng)力相結(jié)合產(chǎn)生的垂直環(huán)流，使養(yǎng)分從深層升到上層供浮游植物利用，對(duì)水體的生物生產(chǎn)過程有極重要的意義。

第十六頁，共二十二頁。五、水位

水位的變化主要在小而淺的水體和湖泊沿岸淺水區(qū)才對(duì)水生生物起直接的影響。例如河流春泛后留下的洼塘、雨水和融雪后形成的水洼，常常排干水的養(yǎng)魚池等所謂間歇性水體，一般存在的時(shí)間不過幾周到幾個(gè)月，要定期或不定期地經(jīng)過一段干涸時(shí)期，這類水體中的生物種類較永久性水體少得多。高等水生植物不繁盛，一般只少量地生長在沿岸邊，藻類中以各種鞭毛藻類為主。動(dòng)物中最有代表性的是真葉足目(豐年蟲、蚌殼蟲、鱟蟲等)和溞

、裸腹溞等甲殼動(dòng)物，某些螺類也很常見。

第十七頁，共二十二頁。間歇性水體的生物的特點(diǎn)：

1)能夠在短時(shí)期內(nèi)提供大量的后代；例如，大型氵蚤和隆線溞在出生后6～7d就產(chǎn)生第一代，以后每隔2～3d產(chǎn)一次，每次平均可產(chǎn)20～40個(gè)；裸腹溞的繁殖更快，如多刺裸腹溞出生后僅2～3d即產(chǎn)第一代，以后每天產(chǎn)一次，每次平均10～20個(gè)。蚌殼蟲(原蚌蟲、狹蚌蟲等)約1～2周達(dá)到性成熟并開始產(chǎn)卵，以后每2～4d即產(chǎn)一次，每次產(chǎn)卵數(shù)從幾十個(gè)到1000多個(gè)。鱟蟲達(dá)到性成熟后連續(xù)一周內(nèi)每天產(chǎn)300～400個(gè)卵。2)能夠在生命的某一階段渡過干燥期。間歇性水體生物和湖泊沿岸帶某些生物，都有很強(qiáng)的抵抗干燥的能力。如前述的孢囊、孢殼、休眠卵等在間歇性水體動(dòng)物中是很普遍的，這些特殊結(jié)構(gòu)不僅可以抵抗極端的溫度，也能忍耐長時(shí)期的干燥。有的動(dòng)物還形成了特殊的適應(yīng)機(jī)制，使所產(chǎn)的卵能忍受干燥并且一次充水不會(huì)全部都孵化出來。

第十八頁，共二十二頁。六、水體的容積大小

水體容積越大越可能出現(xiàn)大型的生物。比如，體長達(dá)30m以上的巨鯨和長達(dá)300m的巨藻(Macrocystispyrifera)僅見于大洋，大型的鱘、鰉魚類僅見于大江。反之，在小水體生活的有機(jī)體則以小型種類居多，如截口土蝸、豆螺、豌豆蜆等小型軟體動(dòng)物大多在小泉、小溝、水洼等地出現(xiàn)。同一種生物生活在大水體的可達(dá)到的體形大小通常超過在小水體中的。

第十九頁，共二十二頁。七

溶解有機(jī)質(zhì)

水體中的無生命有機(jī)質(zhì)包括腐屑、膠態(tài)有機(jī)質(zhì)和溶解有機(jī)質(zhì)三類，淡水中溶解有機(jī)質(zhì)的量通常是浮游植物量的5-10倍。海水中這一比值可達(dá)200-300倍。來源1、自生：水體內(nèi)生物死體的分解，生物代謝產(chǎn)物，含24%粗蛋白。C：N=12：1，水不呈顏色。外來：經(jīng)流帶入，含6%粗蛋白，C：N=45-50：1，水呈褐色。如水生植物分解產(chǎn)物。

第二十頁，共二十二頁。溶解有機(jī)質(zhì)生態(tài)意義1.作為動(dòng)物的食物-滲透營養(yǎng)；2.做為藻類營養(yǎng)和分解后提供營養(yǎng)鹽：Vb12、N、P等；3.對(duì)生物有抑制和毒害作用：小三毛金藻

4.螯合作用改變離子系數(shù)和中和重金屬毒性5.溶解有機(jī)質(zhì)可作為化學(xué)信息，影響水生生物的行為

6.耗氧產(chǎn)毒氣：溶解有機(jī)質(zhì)過多，分解時(shí)消耗大量氧并產(chǎn)生CO、H2S、NH3

、沼氣等。

第二十一頁，共二十二頁。內(nèi)容總結(jié)水生生物學(xué)——養(yǎng)殖水域生態(tài)學(xué)。某些酸性和堿性水中的生