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基于Rpath的崇明岛周边海域生态系统结构和特征研究

王文 赵修江 丁玲 韩东燕 陈锦辉 吴建辉

王文,赵修江,丁玲,等. 基于Rpath的崇明岛周边海域生态系统结构和特征研究[J]. 海洋学报,2024,46(1):121–130 doi: 10.12284/hyxb2024022
引用本文: 王文,赵修江,丁玲,等. 基于Rpath的崇明岛周边海域生态系统结构和特征研究[J]. 海洋学报,2024,46(1):121–130 doi: 10.12284/hyxb2024022
Wang Wen,Zhao Xiujiang,Ding Ling, et al. Research on the structure and characteristics of Chongming Island adjacent waters ecosystem based on Rpath[J]. Haiyang Xuebao,2024, 46(1):121–130 doi: 10.12284/hyxb2024022
Citation: Wang Wen,Zhao Xiujiang,Ding Ling, et al. Research on the structure and characteristics of Chongming Island adjacent waters ecosystem based on Rpath[J]. Haiyang Xuebao,2024, 46(1):121–130 doi: 10.12284/hyxb2024022

基于Rpath的崇明岛周边海域生态系统结构和特征研究

doi: 10.12284/hyxb2024022
基金项目: 国家自然科学基金项目(41906074);上海市科委地方院校能力建设项目(21010502200);上海市农委科技兴农技术创新项目(沪农科创字2022第2-1号)。
详细信息
    作者简介:

    王文(1997—),女,内蒙古自治区呼和浩特市人,主要从事生态系统营养动力学研究。E-mail:2405905154@qq.com

    通讯作者:

    韩东燕,男,讲师,主要从事鱼类摄食生态及生态系统营养动力学研究。E-mail: dyhan@shou.edu.cn

  • 中图分类号: P714+.5;S391.1

Research on the structure and characteristics of Chongming Island adjacent waters ecosystem based on Rpath

  • 摘要: 本研究根据2020年11月,2021年1月、4月及8月在崇明岛周边海域的渔业调查数据,使用开源程序Rpath构建了包括22个功能群的物质平衡模型,对该海域生态系统结构和特征进行研究。结果表明:崇明岛周边海域生态系统各功能群营养级范围为1~4.32。小型底栖生物的生态转换效率最低(0.01),说明其到高营养级的能量转换存在瓶颈,是影响该海域底层食物链营养传递效率的关键节点。生态系统总体特征分析表明,该生态系统总规模为2 909.42 t/(km2·a),低于附近海域生态系统规模。浮游植物对生态系统总初级生产力的贡献为60%,是该生态系统的主要营养来源。生态系统总初级生产量/总呼吸量为1.99、系统杂食性指数为0.18,表明生态系统成熟度较低,食物网简单,受干扰后恢复能力较差。模型敏感性分析表明,功能群生物量是影响模型输出准确程度的主要指标。本研究结果可以为该海域生态系统水平的禁捕效果评估工作提供基准参考。
  • 图  1  崇明岛周边海域调查站位

    Fig.  1  Location of survey stations in Chongming Island adjacent waters

    图  2  崇明岛周边海域生态系统食物网

    Fig.  2  Food web of the Chongming Island adjacent water ecosystem

    图  3  崇明岛周边海域生态系统混合营养关系

    Fig.  3  Mixed trophic impacts between functional groups in the Chongming Island adjacent waters ecosystem

    图  4  崇明岛周边海域Rpath生态模型参数不确定性分析

    Fig.  4  Analysis of parameter uncertainty in the Rpath model for Chongming Island adjacent waters

    表  1  崇明岛周边海域生态系统各功能群物种组成

    Tab.  1  Species composition of each functional groups for the Chongming Island adjacent waters ecosystem model

    编号 功能群 主要种类
    1 浮游植物 硅藻、甲藻等
    2 浮游动物 桡足类、毛颚类、甲壳类幼体、中国毛虾(Acetes chinensis)等
    3 虾类 脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)、秀丽白虾(E. modestus)、周氏新对虾(Joyneris shrimp)、日本沼虾(Macrobrachium nipponense)、细鳌沼虾(M. superbum)、安氏白虾(Palaemon annandalei)、葛氏长臂虾(P. gravieri)、巨指长臂虾(P. macrodactylus)、哈氏仿对虾(Parapenaeopsis hardwickii)、东海红虾(Plesionika izumiae)、中华管鞭虾(Solenocera crassicornis)等
    4 口虾蛄

    口虾蛄(Oratosquilla oratoria
    5 其他海洋蟹类

    双斑蟳(Charybdis bimaculata)、日本蟳(C. japonica)、无齿螳臂相手蟹(Chiromantes dehaani)、狭颚绒螯蟹(Eriocheir leptognathus)、日本平家蟹(Heikeopsis japonica)、红线黎明蟹(Matuta planipes)、狭颚新绒螯蟹(Neoeriocheir leptognathus)等
    6 三疣梭子蟹

    三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus
    7 中华绒螯蟹
    中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis
    8 小型中上层鱼类 鳓(Ilisha elongata)、鲻(Mugil cephalus)、黄鲫(Setipinna taty)等
    9 鲚属

    凤鲚(Coilia mystus)、刀鲚(C. nasus
    10 棘头梅童鱼

    棘头梅童鱼(Collichthys lucidus
    11 龙头鱼

    龙头鱼(Harpodon nehereus
    12 长吻鮠 长吻鮠(Leiocassis longirostris
    13 小型底层鱼类
    (海洋型)
    皮氏叫姑鱼(Johnius belangerii)、暗纹东方鲀(Takifugu obscurus)等
    14 小型底层鱼类
    (淡水型)
    黄颡鱼(Pelteobaggrus fulvidraco)、光泽黄颡鱼(P. nitidus)、似鳊(Pseudobrama simoni)、长蛇鮈(Saurogobio dumerili)等
    15 底层肉食性鱼类
    (海洋型)
    中国花鲈(Lateolabrax japonicus)、鮸(Miichthys miiuy)等
    16 小型底栖鱼类
    (海洋型)
    窄体舌鳎(Cynoglossus gracilis)、鮻(Liza haematocheila)、睛尾蝌蚪虾虎鱼(Lophiogobius ocellicauda)、狼牙鳗虾虎鱼(Odontamblyopus rubicundus)、矛尾复虾虎鱼(Synechogobius hasta)、孔虾虎鱼(Trypauchen vagina)等
    17 小型底栖鱼类
    (淡水型)
    香斜棘鱼衔(Repomucenus olidus)、髭缟虾虎鱼(Tridentiger barbatus)等
    18 底栖肉食性鱼类
    (海洋型)
    斑尾刺虾虎鱼(Acanthogobius ommaturus)、细鳞鯻(Terapon jarbua)等
    19 头足类 日本无针乌贼(Sepiella japonica)等
    20 底栖软体类 河蚬(Corbicula fluminea)、红带织纹螺(Nassarius succinctus)、纵肋织纹螺(N. variciferus)、毛蚶(Scapharca subcrenata)、蛏子(Sinonovacula constricta)等
    21 小型底栖生物 多毛类、棘皮类、腔肠类、钩虾类、等足类、端足类等
    22 有机碎屑 包括悬浮颗粒有机物及沉积物中有机碎屑
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    表  2  崇明岛周边海域Rpath模型功能群输入参数

    Tab.  2  Input parameters of Rpath model function group for Chongming Island adjacent waters ecosystem

    编号 功能群 营养级 生物量/(t·km−2) 生产量/
    生物量
    消费量/
    生物量
    生态营养效率 捕捞量/
    (t·km−2)
    杂食性
    指数
    1 浮游植物 1.00 5.600 0 200.000 0.46
    2 浮游动物 2.00 4.000 0 25.000 180.000 0.26
    3 虾类 3.07 0.049 4 7.600 28.900 0.98 0.000 004 0.05
    4 口虾蛄 3.21 0.000 05 8.000 28.900 0.32 0.16
    5 其他海洋蟹类 3.07 0.004 5.650 26.900 0.95 0.000 022 0.25
    6 三疣梭子蟹 3.13 0.013 7 3.500 11.000 0.20 0.000 233 0.16
    7 中华绒螯蟹 2.68 0.002 9 4.000 15.000 0.80 0.000 046 0.36
    8 小型中上层鱼类 3.19 0.048 1 2.370 7.900 0.34 0.000 233 0.31
    9 鲚属 3.28 0.010 5 1.590 5.296 0.42 0.000 473 0.36
    10 棘头梅童鱼 3.89 0.011 3 1.600 6.060 0.75 0.000 937 0.24
    11 龙头鱼 4.32 0.003 2 1.890 6.770 0.38 0.000 341 0.22
    12 长吻鮠 3.85 0.029 5 0.958 4.700 0.38 0.000 201 0.25
    13 小型底层鱼类(海洋型) 3.30 0.005 1.754 6.400 0.95 0.000 004 0.15
    14 小型底层鱼类(淡水型) 3.30 0.011 0 1.754 6.400 0.48 0.000 086 0.13
    15 底层肉食性鱼类(海洋型) 4.29 0.014 5 0.600 4.700 0.33 0.000 099 0.28
    16 小型底栖鱼类(海洋型) 3.51 0.024 3 1.220 4.600 0.75 0.52
    17 小型底栖鱼类(淡水型) 3.37 0.006 1.220 4.600 0.95 0.33
    18 底栖肉食性鱼类(海洋型) 4.03 0.000 2 0.958 4.700 0.90 0.000 002 0.19
    19 头足类 3.87 0.002 3.000 10.000 0.95 0.000 002 0.27
    20 小型底栖生物 2.15 4.900 0 9.280 33.000 0.01 0.13
    21 底栖软体类 2.01 0.100 0 4.540 17.128 0.69 0.01
    22 有机碎屑 1.00 36.200 0 0.38
      注:加粗值由Rpath模型估算得出;“−”代表无相关统计资料。
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    表  3  崇明岛周边海域生态系统总特征参数表

    Tab.  3  General characteristic parameters of Chongming Island adjacent waters cosystem

    特征参数 数值
    总消耗量/(t·km−2·a−1) 866.14
    总输出量/(t·km−2·a−1) 557.45
    呼吸的总流量/(t·km−2·a−1) 562.55
    流入碎屑的总流量/(t·km−2·a−1) 903.28
    系统总流通量/(t·km−2·a−1) 2 909.42
    总生产量/(t·km−2·a−1) 1 266.65
    总净初级生产量/(t·km−2·a−1) 1 120.00
    净系统生产量/(t·km−2·a−1) 557.45
    总初级生产量/总呼吸(TPP/TR) 1.99
    总初级生产量/总生物量(TPP/TB) 75.50
    总生物量(除去碎屑)/(t·km−2·a−1) 14.83
    总捕捞量/(t·km−2·a−1) 0.002 7
    Pedigree指数 0.573
    系统杂食性指数 0.18
    浮游植物贡献比 0.6
    有机碎屑贡献比 0.4
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-05-30
  • 修回日期:  2023-10-30
  • 网络出版日期:  2023-12-19
  • 刊出日期:  2024-01-01

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