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知識(shí)分享水生態(tài)系統(tǒng)的五大生態(tài)要素特性水生態(tài)系統(tǒng)的五大生態(tài)要素特性水生態(tài)完整性是指水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的完整性,或者稱為水生態(tài)要素的完整性。水生態(tài)要素可概括為五項(xiàng):水文情勢(shì)時(shí)空變異性,河湖地貌形態(tài)空間異質(zhì)性,河湖水系三維連通性,適宜生物生存的水體物理化學(xué)特性范圍,食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)和生物多樣性。01水文情勢(shì)時(shí)空變異性自然水文情勢(shì)(NatureHydrologicalRegime)是指人類大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用水資源及改造河流之前,河流基本處于自然狀態(tài)的水文過(guò)程。自然水文情勢(shì)是維持生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)完整性的基礎(chǔ)。水文情勢(shì)時(shí)空變異性是生物多樣性的基礎(chǔ)要素,水文情勢(shì)的時(shí)空變異性會(huì)導(dǎo)致流域或大區(qū)域的群落組成、結(jié)構(gòu)、功能以及生態(tài)過(guò)程都呈現(xiàn)出多樣性特征。同時(shí),水文情勢(shì)時(shí)空變異性也是河流物質(zhì)流、能量流、信息流和物種流的驅(qū)動(dòng)力。此外,不同水文情勢(shì)都會(huì)有相應(yīng)的生態(tài)響應(yīng)。比如,河流生態(tài)激流可以刺激魚類產(chǎn)卵,脈沖流量可以促進(jìn)河湖水系連通,洪水脈沖為浮性魚卵漂流、幼魚生長(zhǎng)、植物種子擴(kuò)散提供合適的水流條件,等等。02河湖地貌形態(tài)空間異質(zhì)性空間異質(zhì)性(SpatialHeterogeneity)是指某種生態(tài)學(xué)變量在空間分布上的不均勻性及其復(fù)雜程度。河湖形態(tài)空間異質(zhì)性是指河湖地貌形態(tài)的差異性和復(fù)雜程度。河湖地貌形態(tài)空間異質(zhì)性決定了生物棲息地的多樣性、有效性和總量。大量觀測(cè)資料表明,生物多樣性與河湖地貌空間異質(zhì)性成正相關(guān)關(guān)系。- 同期 ■族呈 -,.,.,諷涉 吹鬲i山子鼓捕51.30(X1L41)0X3幅^蛾# y蛟旬泠I到來(lái)此同期坨,對(duì)hk機(jī)*- 同期 ■族呈 -,.,.,諷涉 吹鬲i山子鼓捕51.30(X1L41)0X3幅^蛾# y蛟旬泠I到來(lái)此同期坨,對(duì)hk機(jī)*做云奇河/樸k抑味神漱卻跖健3'光陶明,刮4-水疝.告樸帔.軻,*沖斷部衿州彌在巾專底平.下降擔(dān)語(yǔ)兆同H11垣「目理年哧闡氐 光冏略流量、水ML木街.於仲牝地F構(gòu)上總奉咬持定,骨樸量,祠床神衍辛削味和岸毗3定、水系還洎悼帝貳 在中乍席?>小1■趨舟aeonwuoo位水芯程U月 崩曲 3月 4M十月硒珀8月9月 10月 II月圖1宜昌水文站2000年長(zhǎng)江流量過(guò)程與生物過(guò)程關(guān)系湖濱帶湖底沉積物河流形態(tài)的空間異質(zhì)性包括河型多樣性和形態(tài)蜿蜒性、河流橫斷面的地貌單元多樣性,以及河流縱坡比降變化,等。例如,不同河型的河流中,辮狀型河段和游蕩型河段中生物多樣性較之蜿蜒型河段要低;不同橫斷面的河流形成的干流河槽、河漫灘、江心洲、牛軛湖等為不同水生物棲息提供了多樣的生境。湖泊形態(tài)的空間異質(zhì)性與河流不同,主要是湖盆地貌形態(tài)的差異例如,形狀、面積、水下地貌形態(tài)和水深。水平方向地貌變化影響生態(tài)功能,垂直方向水深變化影響光合作用,岸線不規(guī)則程度影響棲息地面積和風(fēng)力擾動(dòng)程度,等。陽(yáng)光照射\-pi 敞水區(qū) 4-—— *生大型植物盧二偵~°懸浮藻類?■§ //性多(浮游植物)WJcl光線剩余1%I附著藻類(附著生物) 圖2湖泊水平分區(qū):敞水區(qū)和湖濱帶03河湖水系三維連通性
河湖三維連通性是指河流縱向、垂向和側(cè)向連通性以及河湖連通性。河湖水質(zhì)連通性也是物質(zhì)流、能量流、信息流和物種流的連通性。三維連通性使物質(zhì)流(水體、泥沙和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì))、物種流(洞游魚類、魚卵和樹(shù)種漂流)和信息流(洪水脈沖等)在空間流動(dòng)通暢,為生物多樣性創(chuàng)造了基本條件。而生境破碎化(HabitatFragmentation)與連通性恰恰相反,是由于人類活動(dòng)(大壩、堤防、道路等工程構(gòu)筑物,水庫(kù)徑流調(diào)節(jié)等活動(dòng))造成的三維連通性條件遭到破壞,景觀破碎,進(jìn)而導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)受損。04適宜生物生存的水體物理化學(xué)特性范圍水體物理化學(xué)特性包括水溫、溶解氧、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、pH值及酸堿度、重金屬和有毒有機(jī)化學(xué)品等。這些特性是表征水環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo),也是直接影響水體生物生長(zhǎng)棲息環(huán)境的重要因素。例如,溶解氧是魚類等水生生物生存的必要條件,水體中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過(guò)剩會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化,嚴(yán)重破壞水體生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能,水體重金屬會(huì)在水生生物中富集,導(dǎo)致生物慢性中毒甚至死亡,等。05食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)和生物多樣性生命系統(tǒng)是水生態(tài)系統(tǒng)的核心,非生命部分的生態(tài)要素直接或間接對(duì)生命系統(tǒng)產(chǎn)生影響,特別是影響河流湖泊的食物網(wǎng)和生物多樣性。河流湖泊的食物網(wǎng)主要是由兩種食物鏈聯(lián)合而成,兩條食物鏈的區(qū)別是初級(jí)生產(chǎn)者不同,一條食物鏈的初級(jí)生產(chǎn)者是“自生生產(chǎn)”,即初級(jí)生產(chǎn)者為藻類、苔蘚、大型植物等,形成的營(yíng)養(yǎng)金字塔為:初級(jí)生產(chǎn)-食植動(dòng)物-初級(jí)食肉動(dòng)物-高級(jí)食肉動(dòng)物。另一條是“外來(lái)生產(chǎn)”,包括落入水體的落葉、殘枝、枯草和及其他有機(jī)物碎屑,形成的營(yíng)養(yǎng)金字塔為:流域有機(jī)物輸入-碎食者-收集者-初級(jí)食肉動(dòng)物-高級(jí)食肉動(dòng)物。
河湖生物多樣性受河流動(dòng)態(tài)水文情勢(shì)、河流地貌空間異質(zhì)性、水體物理化學(xué)特性范圍等多種要素綜合作用。河流系統(tǒng)的分區(qū)不同,生物的分布格局各異。河道是河床中流動(dòng)水體覆蓋的動(dòng)態(tài)區(qū)域,是水生生物最重要的棲息地之一。湖泊與河流不同,是靜水區(qū)域,在湖泊生活的物種經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期演化,其形態(tài)、行為均和湖泊的靜水環(huán)境特點(diǎn)高度適應(yīng),并形成了復(fù)雜完整的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu),構(gòu)成了湖泊生態(tài)
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