水生生物学大型植物2

一、水生植物的主要生态学特点

（一）概念

1、水生植物：生理上依附于水环境、至少部分生殖周期发生在水中或水表面，是生态学范畴上的类群。

2、组成：非维管束植物低级维管束植物高级维管束植物

3、生活型：是长期适应相似环境而在外貌上产生适应趋同的类型包括：湿生植物、挺水植物、浮叶植物、沉水植物漂浮植物当前1页，总共73页。湿生植物鸭趾草挺水植物石菖蒲漂浮植物浮萍沉水植物金鱼藻当前2页，总共73页。（二）水生植物的分布

1、植物带分布：自沿岸向深水区作同心圆式分布依次为：湿生植物挺水植物浮叶植物沉水植物（三）水生植物在生态系统物质循环和能量流动中的地位

1、生产力水平

2、矿质营养的代谢（四）水生植物的生活周期

1、长度：一年生或多年生

2、生长曲线：从萌发到生物量高峰阶段，生物量变化呈

S型曲线

3、繁殖：以无性生殖为主，产生休眠体当前3页，总共73页。水生植物生长曲线当前4页，总共73页。（六）长江中下游地区湖泊和水生植物的特点（五）水生植物的演替

1、原生演替结果：水生植物和水体的消失

2、逆向演替：也叫退化，起点可以是演替的任意一个阶段，结果：植被结构趋于简化原因：环境压力的增加

藻类沉水植被浮叶植被挺水植被沼生植被陆生植被当前5页，总共73页。二、沉水植物对水环境的适应（一）沉水植物光合作用对水环境的适应（acclimation)1、分布的最大深度和光合产量：由水下辐射强度决定

2、光合作用代谢类型：以C3类似型为主

3、能主动利用环境中的HCO3-

（二）沉水植物的矿质营养代谢对水环境的适应

1、根和营养体都有吸收矿质营养的能力根吸收：N、P、Fe、Mn和微量元素地上部分吸收：Mg、Na、K、SO4和Cl（三）沉水植物资源分配的环境对策当前6页，总共73页。三、沉水植物对生态系统过程的影响

（一）对物理环境的影响（二）对生物地球化学过程的影响

1、提高水体的氧化程度

2、对无机碳和PH值影响强烈

3、影响磷的循环（三）对水生态系统演替的影响沉水植物在高营养水平的水生态系统中首先发生演替（四）对水体生物群落影响当前7页，总共73页。四、环境因素对沉水植被的影响（一）理化环境的影响光强：决定其生产力以及在底质不同深度的定位温度：决定萌发、生长量和最大生长矿质元素：限制其生长（二）底质结构的影响影响沉水植物的生长、根系的发生和对矿质营养的获取能力以及植物的密度和生物量（三）渔业的影响渔业强度较高导致植被退化（四）藻类的影响当前8页，总共73页。五、沉水植物消长的调节

（一）调节因子和评价光照是调节沉水植物的重要因素，温度属不易调节的自然现象，底质结构由地区地理学特征决定（二）维持沉水植物在富营养化水体中的优势（三）机械性治理对沉水植物的损伤

1、牧食：能促进沉水植物在富营养化湖泊中的演替和衰竭

2、收获：是常用的控制沉水植物“杂草”的方法，对冠层型植物光合作用的抑制效果明显（四）富营养化水体中沉水植物的恢复当前9页，总共73页。

第七章

底栖动物

底栖动物（zoobenthos或benthicanimal）是指生活史全部或大部分时间生活于水体底部的水生动物群，它们是水生态系统的一个重要组成部分。底栖动物是鱼类等经济水生生物的天然饵料，而有些底栖动物（如虾、蟹等）本身就具有很高的经济价值，另外，底栖动物常作为环境监测的生物指标，所以对底栖动物的研究在渔业和环境科学中均具有重要的意义。

当前10页，总共73页。一、基本概念

1、底栖动物：指生活史的全部或大部分时间生活于水体底部的水生动物群。

2、分类：根据起源分：原生底栖动物、次生底栖动物根据在沉积物中所栖息的位置分：底内动物、底上动物二、底栖动物的习见类群

（一）原生动物门（protozoa）

有孔虫（肉足纲）

钟虫（纤毛虫纲）当前11页，总共73页。（二）海绵动物门(Spongia)：是最原始的多细胞动物例如：毛壶、各种海绵（三）刺胞动物门（Cnidaria):

即腔肠动物门例如：水螅、珊瑚虫、海葵群体海绵水螅珊瑚虫海葵当前12页，总共73页。（四）扁形动物门（Platyhelminthes）背腹扁平、两侧对称、有中胚层、原肾管排泄系统例如：真涡虫、微口虫（五）线虫动物门（Nematoda）

身体长圆筒形，又称为圆虫。两侧对称，不分节。例如：矛线虫（六）环节动物门（Annelida）

身体同律分节、运动器官是刚毛或疣足例如：颤蚓科、沙蚕科、小头虫科当前13页，总共73页。（七）软体动物门（Mollusca）身体一般分为头、足和内脏团三部分。足是运动器官具外套膜和贝壳。以下为海产种类：裸鳃动物（腹足纲）海螺（腹足纲）扇贝（瓣鳃纲）鹦鹉螺（头足纲）石鳖（多板纲）当前14页，总共73页。（八）节肢动物门（Arthropoda）身体异律分节一般分为头、胸、腹三部分，具几丁质外骨骼，有分节的附肢.

海产种图例海蜘蛛海蟹寄居蟹当前15页，总共73页。三、底栖动物的生活类型

生活类型：各种底栖动物按照各自的空间生态位特点形成一定的分布格局，称为生活类型。根据生活类型将底栖动物分为四类：

1、固着动物：例如淡水壳菜、海百合、石鳖

2、穴居动物：例如线虫、颤蚓科寡毛类，沙蚕、双壳类软体动物

3、攀爬动物：某些螺类、甲壳类的蟹和鳌虾、淡水线虫及仙女虫科。

4、钻蚀动物：多见于海洋生物。如船蛆当前16页，总共73页。四、功能摄食类群（一）定义：根据摄食对象和方法的差异对水生动物进行的一项生态分类。（二）分类撕食者如蟹类；

收集者刮食者如鲍鱼、笠贝、螺类和仙女虫类等；捕食者如头足纲的鹦鹉螺，环节动物中的沙蚕等。过滤收集者，如双壳类的扇贝、贻贝

直接收集者，如双胃线虫当前17页，总共73页。五、生活史及化性（一）生殖方式

1、无性生殖

2、有性生殖（二）幼体发育出芽生殖体壁突起芽体新个体芽裂生殖组织增生芽裂新个体断裂生殖虫体断裂片断新个体直接发育间接发育完全变态：卵幼虫蛹成虫不完全变态当前18页，总共73页。（三）化性

1.概念：指某类动物在单位时间（通常为一周年）内出现的世代数。一年一世代种为一化种，一年多世代者通称为多化种，多见于昆虫。世代时间达到或超过两年的种类则可称为二年生或三年生。

2.研究意义：是研究动物生活史的重要参数，也是测定动物生产量时所必须掌握的内容。当前19页，总共73页。六、周年生产量

七、底栖动物与环境的关系（一）物理因素

1.底质分为岩石、砾石、粗砂、细砂、粘土和淤泥。

2.流速对底栖动物的现存量和种类组成影响较大。

3.水深（二）营养元素总氮、总磷和有机物的增加底栖动物将以一定比例增加，其中磷对底栖动物是最重要的限制因素。（三）水草动物的密度和生物量与水草的关系，主要取决于各类动物的生活习性。当前20页，总共73页。八、底栖动物在不同性质水体中的种类数量分布（一）湖泊盐度较高的湖泊底栖动物的种类较贫乏深水湖泊底栖动物种类很少淡水湖泊底栖动物种类较多（二）河流底栖动物占优势的是一腐败碎屑为营养的寡毛类（三）水库底栖动物的种类一般较少，主要是寡毛类和昆虫。当前21页，总共73页。九、底栖动物的生态学功能（一）、在物质循环中的作用底栖动物群是水生态系统的重要组成部分，是食物链的重要环节（二）、在生态系统能量流动中的作用沉积物动物群是海洋生态系统中的次级生产者，构成了海洋生态系统中的底栖亚系统，实行着能流的调节。（三）、对沉积物移动和稳定性的影响在以下几方面改变沉积物质量：生物扰动；有机物耗竭；结合剂的产生，如贝壳和粘液；生物沉降；厌氧性沉积物的氧化作用。当前22页，总共73页。十、底栖动物在渔业和环境生物监测上的价值

（一）渔业经济价值及渔产潜力的估算

F=B（P/B-1）*CF：鱼产量

P：底栖动物生产量；B：底栖动物现存量

C：天然条件下，底栖动物对鱼的转化效率（二）在环境生物监测上的运用当前23页，总共73页。第八章

周丛生物

周丛生物（Aufwuchs和Periphyton）是指生活在基质上的有机体。周丛生物群落在水生态系统中具有特殊重要的作用，从水体生产力角度来看，它们是经济动物如鱼、虾、螺、蚌等的饵料；在整个水体的初级生产量中，周丛藻类的产量有时可占相当大的比例，甚至可超过浮游植物的初级产量；另外，周丛生物与环保工作、工业和国防建设都有着密切的关系。当前24页，总共73页。一、周丛生物定义和划分

生长在浸没于水中各种基质表面上的有机体集合群。真周丛生物：以根足、柄等固着于基质上伪周丛生物：真周丛生物上游动、爬行或次生性着生的有机体根据基质不同附植附动附木附石当前25页，总共73页。二、周丛藻类的生态（一）周丛藻类在物质循环中的作用高等水生植物附植藻类附植细菌O2，CO2，Si，P有机物释放有机物CO2，B12等生长因子释放有机物CO2，B12等生长因子高等水生植物、附植藻类和附植细菌之间的新陈代谢关系当前26页，总共73页。（二）周丛藻类的初级生产影响周丛藻类初级生产的因子主要有地点、季节、深度、基质和纬度等保安湖各湖区水生维管束植物、周丛藻类、浮游藻类年净生产量的比较当前27页，总共73页。三、周丛原生动物的生态

周丛原生动物单位面积上数量变动较有规律，低温时出现高峰。周丛原生动物与水体中的原生动物种类组成大不相同，武汉东湖的研究表明175种周丛原生动物只有27种出现在水体中；当前28页，总共73页。四、其他周丛无脊椎动物的生态

包括轮虫、枝角类和桡足类等与高等水生植物缔合在一起，不会常离开水生植物；固着在水生植物、沉积物或其他基质上。在水生植物之间游动；根据习性分为三类当前29页，总共73页。第九章

鱼类

和其他类群相比，鱼类在水生态系统中的位置独特。一般情况下，鱼类是水生态系统中的顶极群落，是大多数情况下的渔获对象。鱼类的类群多种多样，相互之间关系复杂。在环境因子的影响下，鱼类会产生各种适应性变化。同时，作为顶极群落的鱼类对其他类群的存在和丰度有着重要的作用。当前30页，总共73页。一、鱼类的主要类群

（一）世界鱼类的现状

鱼类是脊椎动物中最富有多样性的类群，已经描述的鱼类有效物种有24618种，占整个地球上脊椎动物物种数的一半以上,其中40%的鱼类物种生活于淡水。（二）我国淡水鱼类的现状我国有淡水鱼类近1000种，分布十分广泛，且具有很多特有鱼类。当前31页，总共73页。二、鱼类的摄食

（一）鱼类的食性

1、营养类型：草食性、动物食性、杂食性、碎屑食性

2、影响因子：个体发育、食物组成变化、季节性变化（二）鱼类的摄食节律昼夜节律季节节律：温度变化导致摄食活动变化饱食节律：吃饱后摄食有间歇时期当前32页，总共73页。（三）鱼类的摄食强度1、食物的充塞度充塞系数：K=（Wf/Wb）x100或1000K为充塞指数，Wf为食物团的重量，Wb为鱼体重2、日粮：每日进食的食物量3、摄食量与体重的关系C=aWb

C为摄食量，a、b常数，Wb为鱼体重当前33页，总共73页。（四）影响鱼类摄食的因子

1、食物丰度食物密度增加，摄食频率加快

2、个体间竞争集群时，摄食快

3、捕食者影响捕食者存在，摄食减少

4、饥饿影响饥饿后摄食量增加

5、温度影响存在一最适温度

6、生理状况影响当前34页，总共73页。三、鱼类能量学（一）能量在体内分配的一般模式标准代谢

Rs

食物能C排粪能F

吸收能A

排尿能U

同化能A’

特殊动力作用Rd活动耗能Ra生长P鱼类能量分配模式图当前35页，总共73页。（二）能量分配的各组份

1、排粪吸收率AE=100（C-F）/C2、排泄同化率AE’=100（C-F-U）/C3、代谢能标准代谢Rs=aWb

特殊动力作用Rd

活动耗能LgRa=a+bV

总的代谢能R=Rd+Rs+Ra（三）能量分配研究的实际结果（四）影响能量分配的因子主要是温度当前36页，总共73页。四、鱼类的年龄与生长

（一）鱼类的年龄

1、测定方法：体长频率法、骨质结构法

2、表示方法年轮数

例如：0+为1龄鱼，鳞片上没有年轮。

1+为2龄鱼，鳞片上有1个年轮。（二）鱼类的生长

（三）影响鱼类生长的因子外部因子包括食物、温度、溶氧、盐度、pH、集群作用内部因子包括遗传因素、个体大小、内源性调节当前37页，总共73页。

五、鱼类的繁殖（一）鱼类的繁殖方式

1.繁殖的类型依据幼体的产出形式分为：卵生、卵胎生、胎生

2.性腺的发育

3.繁殖力：一般指产卵前雌鱼卵巢所怀成熟卵的粒数

4.繁殖的策略包括最早性成熟年龄和大小、繁殖季节、次数、产卵场及繁殖行为当前38页，总共73页。六、鱼类的洄游

（一）洄游的概念

1、定义：洄游是一种有一定方向、一定距离和一定时间的变换栖息场所的运动。这种运动通常是集群的、有规律的、有周期性的，并具有遗传的特性。索饵洄游、越冬洄游、产卵洄游海洋性洄游、溯河洄游、降河洄游、江河洄游（二）洄游的起因（三）洄游的定向机制依靠嗅觉定位、太阳、地磁场和水流水温定位2、分类：当前39页，总共73页。

七、鱼类在水生态系统中的特殊功能作用（一）下行效应：逆着生态金字塔的方向，高营养级类群通过对低营养级类群的控制而对整个生态系统的结构与功能产生影响。鱼类通过摄食、排泄以及、分解以及伴随排泄与分解的洄游等过程对水体的理化特征及水生态系统的结构与功能产生影响。当前40页，总共73页。第十章

水污染生物学问题

人类能利用的淡水不到地球总储水量的1%,但随着工农业生产的发展和人们生活水平的提高，人类对淡水的消耗量却日益增加，同时，也增加了水域的污染程度。水生生物学在水源保护中具有特殊的作用，一般的水生生物终生生活在水中，与水环境之间的关系十分密切。水体受到污染时，生活在水中的水生生物首先受害，重则全体覆灭，轻则使敏感种类消失，耐污种类增加，物种多样性下降，群落结构和功能发生变化。另一方面，水生生物，特别是微生物，具有分解转化污染物的能力，在它们的作用下，水质可逐步得到改善，这也是水质的生物监测、评价和生物处理的基本依据。当前41页，总共73页。（一）水资源的现状（二）污染与胁迫

2、水污染定义：指任何带进水体的物质能使水生生物多样性指数下降，以致破坏接收系统中生命的平衡状态。

1、胁迫天然胁迫人为胁迫正常环境因子的变化人为原因引起的胁迫，如有毒化学物、营养物富集一、水污染及其对水生生物的影响当前42页，总共73页。惰性悬浮物无机还原化合物有机废水有毒物质酸、碱、重金属、酚、放射物质热废水炼油废水（三）、废水主要类型当前43页，总共73页。（四）污染物对水生生物的影响生物种类减少影响光合、呼吸、生殖以及致畸、致突变等有毒物质生物放大（五）生物净化污染物质生物体无害物质吸附氧化还原分解吸收当前44页，总共73页。二、化学污染物在水体中的生物降解和生物积累

（一）生物降解生物对有机物质的破坏和矿化过程微生物降解：起主要作用，几乎所有有机物都能被微生物降解；水生生物降解：藻类、水生植物对有机物、重金属等也有较强吸收利用能力。当前45页，总共73页。水生植物能净化的有毒有害物质茨藻、黑藻有机物、砷浮萍、菱角有机物、镉香蒲有机物、氮、磷凤眼莲氮、磷、锌、氧化物、酚、铬水葱氮、磷、酚、有机物芦苇有机物、氮、磷、砷菖蒲细菌和大肠杆菌部分水生植物能净化的有毒有害物质当前46页，总共73页。（二）生物积累污染物在生物体中浓度比水环境中高生物浓缩生物体污染物吸收吸收生物放大营养级I营养级II营养级III污染物当前47页，总共73页。三、水污染的生物处理（一）生物处理的基本原理基于水体自净作用，用人工的条件加以强化。（二）废水生物处理的方法好氧处理活性淤泥法：工业废水中投加粪便水，在曝气池中培养。生物滤池和生物转盘法：池子装有填料，废水从覆盖有生物粘膜的填料中渗透而过。当前48页，总共73页。

厌氧处理在厌氧消化池中，厌氧菌发酵，可产生沼气。氧化塘处理废水经适当处理后排入天然池塘，所需氧气来自表面自然曝气和藻类光合作用产氧。酶法处理采用固定化酶技术；属三级处理。当前49页，总共73页。四、生物学监测（一）用生态学方法进行生物学监测指示种阶段：难以分清受天然条件排斥还是受污染物压迫排斥。群落结构阶段多样性指数—困难在于准确鉴别种类异养性指数—对生物群落进行生化分析得出群落结构变化不是总能和生态系统中其他变化联系。群落功能阶段对环境的反应比较一致，可得出统计学上比较可靠的数据。当前50页，总共73页。（二）用毒理学方法进行生物学监测急性毒性试验：24、48、96小时内不同浓度毒物的相对致死性。

LC50:一定时间内对种群中50%个体产生致死效应的浓度。慢性毒性试验：测试毒物长期低浓度引起的长期效应。生物积累试验：对慢性毒性试验的补充。

生物传感器组织细胞细胞器核酸蛋白信号转换信号感受器信号转换器终端电或光信号生物传感器污染物当前51页，总共73页。（三）公害评价扫描试验

Tiers预报试验验证试验生物效应浓度大大高于环境浓度，通过部分Tiers试验就可正确裁决；生物效应浓度稍高于环境浓度，需通过整个Tiers试验；环境浓度高于生物效应浓度，该化学品应禁止进入环境。当前52页，总共73页。五、水体富营养化问题（一）富营养化的主要原因根本原因是营养物质增加，主要为P、N、C、微量元素和维生素。营养物来源

地表径流（土壤和农业）畜牧业和渔业城镇人口（生活污水）工矿企业（工业废水）大气降水地下水当前53页，总共73页。（二）富营养化的监测和评价美国环保局标准贫营养中营养富营养总磷(mg/m3)<1010--20>20叶绿素a(mg/m3)<44--10>10透明度(m)>3.72.0--3.7<2.0深水层溶解氧(饱和度%)>8010--80<10当前54页，总共73页。（三）富营养化的危害供水方面：水厂过滤水效率降低，成本提高，同时水质下降；旅游方面：水体的旅游价值降低或消失；渔业方面：富营养化引起的缺氧常使鱼类大批死亡；其他方面：蓝藻产生毒素，引起家畜、家禽、水鸟等死亡。当前55页，总共73页。（四）富营养化的防治富营养化可以治理，但先污染再治理得不偿失。防治方法工艺改革、产品改进污水分流（改道）污水三级处理土地利用换水/稀释深层排水曝气/混和当前56页，总共73页。挖泥底泥就地处理杀藻除草藻的利用（收获）生物防治当前57页，总共73页。第十一章

渔业生物学问题

渔业生物学是水生生物学的一部分，它主要研究鱼类种群的生物特性及其与环境的相互关系，进而阐明渔业的经济性和合理性。合理的渔业发展在于，保证良好的水环境条件下，向该水域索取最大产量的、持续高质量的渔产品。在了解鱼类食性、繁殖、生长、种内和种间关系等问题的基础上，进一步研究鱼类种群的变动规律及其与人类活动和环境的关系，是保证合理渔业生产的理论基础。

当前58页，总共73页。一、食性

（一）鱼类的食性及天然饵料的主要类群1、食性仔鱼、幼鱼多以浮游动、植物为食；成鱼食谱趋于狭窄。2、天然饵料类群浮游动物：浮游原生动物、昆虫稚虫、枝角类和桡足类；蠕形动物：水生及陆生寡毛类；软体动物：腹足类及斧足类；节肢动物：虾及昆虫。当前59页，总共73页。（二）鱼类食性研究与渔业管理的关系

不同食性鱼类合理搭配合理投饵、施肥根据饵料生物量推算渔产量当前60页，总共73页。二、繁殖

（一）生殖方式两性生殖：占大多数杂交发生：杂种后代AB在卵细胞发生过程中卵核中只保留A染色体组，成熟卵子再与B染色体组的精子结合，仍形成AB杂种。单性生殖孤雌生殖:成熟卵单独发育雌核发育：卵子受外来精子激发，但精核不与卵核融合当前61页，总共73页。（二）繁殖群体的结构第一类型：只有首次繁殖个体（补充群），首次繁殖后即死亡—远东大马哈鱼；第二类型：大量补充群，部分剩余群体及少数老龄群体—大西洋鲑；第三类型：剩余群比例大于补充群，还有相当数量的老龄个体及衰老个体—鲟科鱼类。当前62页，总共73页。（三）成熟度最小成熟个体和年龄同一个种不同种群之间开始性成熟的年龄有很大差异。

广分布种，高纬地区比低纬地区种群成熟晚；饵料丰富时性成熟早。

繁殖力

绝对繁殖力：每个成熟个体卵巢中成熟卵的总数。相对繁殖力：单位体重的怀卵量。当前63页，总共73页。三、世代生物量消长

（一）体长和体重的增长模式体长增长

lt=l∞-l∞e-k(t-t0)l：体长k：生长率体重增长

Wt=W∞(1-ek(t-t0))n

W：体重当前64页，总共73页。（二）世代生物量的消长及渔业生物学基础鱼类世代生物量的消长取决于个体重量的增长及自然死亡率两个因素。

Rukashov边界曲线Kt=Nt+1*Wt+1Nt+WtK：增减系数Nt：时间t年龄组的数量Wt：时间t年龄组的重量Kt>1，世代生物量增长；Kt<1，世代生物量下降；Kt=1，世代生物量达最高点。当前65页，总共73页。

Hardy-Weinberg定律复合等位基因频率迁移对基因频率的影响选择对基因频率的影响遗传漂变对基因频率的影响四、种群遗传当前66页，总共73页。五、合理渔业管理

（一）天然渔业管理（二）引种移植对野生种群的影响引入种群可能对原有乡土种群的遗传结构带来不利影响。（三）繁殖场的管理

近交和繁殖基础群良种繁殖增殖放流繁殖场养殖群体可能给乡土种群造成的影响当前67页，总共73页。第十二章水生生物资源与保护

水生生物资源包括两部分，一部分是渔业产品，某种程度上它属于一种量的资源，另一部分是