水生生物學養(yǎng)殖水域生態(tài)學-初級生產力教學課件

水生生物學——養(yǎng)殖水域生態(tài)學第十章初級生產力水生生物學——養(yǎng)殖水域生態(tài)學第十章初級生產力第一節(jié)

初級生產力及其測定方法

一、生物生產力及有關概念

二、水體中的初級生產過程

三、初級生產力的測定方法

第一節(jié)初級生產力及其測定方法一、生物生產力及有關概念一、生物生產力及有關概念

生物生產力是生態(tài)系統(tǒng)提供生物產品高低的一種性能，它既是生態(tài)系中能量流動和物質循環(huán)這兩大功能的綜合表征，又是生物種群通過同化作用生產或積累有機質的能力。水體生物生產力是與土壤肥力相類似的概念，不僅取決于水體的特性，而且與種群的特性密切聯系。

一、生物生產力及有關概念生物生產力是生態(tài)系統(tǒng)提供生物產品高現存量或生物量現存量(standingcrop)或生物量(biomass)：指水體單位面積或單位體積內生物有機質的重量。例如底棲生物用g/m2或kg/m2來表示；浮游生物量通常用g/m3或mg/L來表示；魚類現存量通常用kg/hm2來表示。水體單位面積內所能維持的最高的魚重量稱為水體魚載力。現存量或生物量現存量(standingcrop)或生物量(生產量生產量(production)：指一定時間內單位面積(m2，hm2)或單位水體積(m3,L)內所產生的生物有機質的重量，現存量和生產量也常用能量單位(J,kJ)表示。生產量生產量(production)：指一定時間內單位面積(收獲量收獲量(yield)：一定時間內捕撈出的那一部分產量。池塘和其他小水體可以一次把魚全部捕出，收獲量和魚產量較接近(加上死亡的魚就是生產量)，大水面的漁獲量占生產量或多或小的一部分，它與捕撈技術和需要有關。收獲量收獲量(yield)：一定時間內捕撈出的那一部分產量。周轉率和周轉時間周轉率(turnoverrate)：一定時間內新增加的生物量(P)與這段時間內平均生物量(B)的比率(通稱P/B系數)。周轉率的倒數(B/P)就是周轉時間(turnovertime)，它表示生物量周轉一次所需時間。

周轉率和周轉時間周轉率(turnoverrate)：一定時初級產量、次級產量

根據生物的營養(yǎng)特點，生產量可分為初級產量（primaryproduction）和次級產量(secondaryproduction)。自養(yǎng)生物通過光合作用或化合作用在單位時間、

單位面積或容積內所合成的有機質的量稱為初級產量，異養(yǎng)生物在單位時間內同化、生長和繁殖而增加的生物量或所貯存的能量，稱為次級產量。生產量是生產力的體現，一般說來，初級產量和初級生產力是同義詞，但次級產量不一定代表次級生產力。

初級產量、次級產量根據生物的營養(yǎng)特點，生產量可分為初級產量（四）葉綠素法

在一定條件下光合作用強度與細胞內葉綠素含量直接相關，因此根據葉綠素量和藻類的同化指數可計算其生產量。測定葉綠素量目前已廣泛作為浮游植物的定量方法，與此同時測定現場的同化系數進而計算初級生產力，是簡便又易掌握的方法。

（四）葉綠素法在一定條件下光合作用強度與細胞內葉綠第二節(jié)決定初級生產力的因素

初級生產力取決于自養(yǎng)生物的現存量及其組成、養(yǎng)分、光、溫度、水的運動以及動物的攝食等生態(tài)因子。第二節(jié)決定初級生產力的因素初級生產力取決于自養(yǎng)生物的現存4.季節(jié)分布由于太陽輻射能的周期性變化和隨之而來的其他環(huán)境條件的變化，導致浮游植物生產力和生物量的季節(jié)變化，變化狀況與水體所處的緯度、深度和營養(yǎng)類型等有密切關系。

4.季節(jié)分布由于太陽輻射能的周期性變化和隨之而來的其他環(huán)境條冬季初級生產力在溫帶中或富營養(yǎng)型湖泊，冬季在低光照、短日照和低溫下，浮游植物生產力和生物量一般較低。當水面封冰時，如果冰層不厚且無積雪復蓋，冰下的照度通常遠高于藻類的補償點，光合作用仍可不同程度地進行著。如黑龍江省一些越冬池明冰時，甚至冰下1～2m深的水層，照度仍有3000～10000lx，接近于某些藻類的最適光照，一晝夜產氧量常在1mg/L以上，最高達2.71mg/L，浮游植物量可達10mg/L以上(李永函等，1979)。又如印度東北部Sylvar湖，冰下3個月浮游植物生產量可占全年的四分之一(Wetzel,1975)。當冰層由厚的烏冰組成或冰上長期覆雪時，凈產量轉為負值，由于冰下無湍流藻類易下沉，生物量降到最低點。冰下浮游植物主要由隱藻、甲藻、金藻等鞭毛藻類組成。

冬季初級生產力在溫帶中或富營養(yǎng)型湖泊，冬季在低光照、短日照和春季

春季隨著冰層融化，在對流和風力混合下產生水層的垂直流轉，養(yǎng)分從底層上升，加上光照和溫度的升高，為浮游植物的發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。首先是硅藻種群的大量增長。硅藻高峰期一般不超過3個月，此后由于硅酸鹽枯竭(＜0.5mg/L＝或其他原因(動物濾食、菌類寄生等)，種群開始消退并為綠球藻類或某些甲藻所取代。這段時期如果生產層的養(yǎng)分能及時得到補充，生產力仍然很高。但由于浮游動物的強烈濾食，生物量難以增長。

春季春季隨著冰層融化，在對流和風力混合下產生水層的垂直流轉夏、秋季節(jié)隨著綠藻的發(fā)展，水中含氮量降到極低點，因而中夏以后固氮藍藻(魚腥藻、束絲藻等)取代綠藻而急劇增長。藍藻此時占優(yōu)勢的原因還與高的溫度(25℃以上)、強光照、高pH以及較少被食等有關。藍藻水華期生物量很高，但生產力通常下降。秋后光照的減弱和溫度下降等原因，引起藍藻種群突然性地消退。此后隨著秋季水層的垂直混合，環(huán)境條件又和春季類似，因而出現了硅藻的第二次高峰，在湖泊秋季高峰一般不及春季。

夏、秋季節(jié)隨著綠藻的發(fā)展，水中含氮量降到極低點，因而中夏以后評述上述浮游植物季節(jié)分布是溫帶中等深度湖泊的模式，其中所有環(huán)節(jié)不一定都能出現，有時硅藻高峰之前有一個金藻的優(yōu)勢期，有時硅藻水華以后直接出現藍藻水華而沒有綠藻和甲藻的優(yōu)勢期。在貧營養(yǎng)型湖硅藻全年占優(yōu)勢通常在晚春或初夏有一個弱的高峰。在水淺的富營養(yǎng)型湖，從春到秋都保持高的生產力和生物量，隨著優(yōu)勢種的更替，生產力和生物量都呈不規(guī)則的波動，藍藻的作用增強。超富營養(yǎng)型湖和肥水池塘中鞭毛藻類、藍藻、綠藻占極大優(yōu)勢，高的生物量常達到自蔭程度，生產力和生物量形成相互消長的顫動狀態(tài)。熱帶湖泊浮游植物季節(jié)變化較不顯著，極地湖泊生產力和生物量的高峰常在夏季。

評述上述浮游植物季節(jié)分布是溫帶中等深度湖泊的模式，其中所有環(huán)底生藻類和浮游植物底生藻類和浮游植物在光和養(yǎng)分方面的競爭也極為明顯，養(yǎng)魚池早春清塘注水施肥后，如果水綿之類底生藻類先繁殖起來，浮游植物由于養(yǎng)分被吸收而增長極慢，反之當浮游植物已經大量出現，導致透明度降低，底生藻類也難于孳生。

一向認為附生藻類和水草之間是偏利關系：藻類附著在水草莖葉上生活，使本身處在光照和溫度條件較好的環(huán)境中，并且還能從水草腐朽的組織的淋濾中得到養(yǎng)分，而水草并未受到不良的影響，然而現在已覺察到，情況要復雜些。水草的分泌物可能對附生藻類產生不良影響，藻類的分泌物也可能克制水草的生長。藻類大量附著在沉水植物體和浮葉植物根系上，可能對水草生長不利。但總的現象是：不同水體和同一水體中，底生藻類的生產力通常隨沉水植物的生物量而升高。

底生藻類和浮游植物底生藻類和浮游植物在光和養(yǎng)分方面的競爭也極四、生物圈的初級生產力和光能利用效率

養(yǎng)生物通過光合和化合作用合成的有機質，是人類賴以生存的食物和其他原料的基礎，生物圈初級生產力的大小規(guī)定了地球能養(yǎng)活多少人口的限度，水圈初級生產力的大小則規(guī)定了海洋捕魚業(yè)發(fā)展的限度。據Whittaker和Likens估算，全地球包括海陸在內所有生態(tài)系統(tǒng)，每年初級凈產量約1640×108t有機質干重，其中1/3在海洋，2/3在陸地(包括內陸水體)，從海洋面積接近陸地2.5倍來看，應當說海洋初級生產力是比較低的。從表8—12可見，年均初級凈產量陸地幾乎為海洋的5倍，雖然海藻床和珊瑚礁、河口灣的年均凈產量(dw)達到1500～2500g/m2，和陸地的森林、泡沼相近，上升流和大陸架也可與湖泊和河流相比，但占海洋總面積90%以上的大洋生產力極低，只相當于陸地的荒原、高山、荒漠等的水平。若按生物量計，海洋更低得多，不及陸地的千分之一，這是因為海洋的生產者幾乎全是微型藻類，而陸地則以大型植物為主。

四、生物圈的初級生產力和光能利用效率養(yǎng)生物通過光合和化合作光合利用率通常以單位地面(或水面)植物光合作用所積累的能量(初級產量)和同一時間所接受的有效輻射能(約相當于可見光部分，大致為太陽總輻射的50%)的百分比來表示光能利用率。從理論上說，8～10個量子可以使1個水分子的水分解并和一個分子的二氧化碳合成碳水化合物。按此計算，以毛產量估計的光能利用率可達到10%以上。但實際上遠低于此值。

光合利用率通常以單位地面(或水面)植物光合作用所積累的能量(地球和森林的光能利用率計算(Stern,1975)全球地表每年進入的有效輻射能約為100×1022J，自養(yǎng)生物年總產量約為100×109t碳，相當于170×1019J，因此全球的光能利用率平均僅0.2%，在生長最快季節(jié)可達3%～4%。

在陸生態(tài)系中，溫帶森林凈產量(dw)(不計地下根系部分)約5～10t/hm2·a到20t/hm２·a，熱帶森林凈產量(dw)可達30t/hm２·a以上，毛產量(dw)達40t/hm２·a。按此計算凈產量的光能效率＜1%～1.5%，毛產量(dw)也不過2.0%～3.5%。草本植物凈產量(dw)約4～13t/hm２·a，光能效率約0.5%～1%，但在最適時期和最適條件下短期計算可達8%～10%。

地球和森林的光能利用率計算(Stern,1975)全球地表每海藻、水草和浮游植物的效率

海帶、巨藻等大型海藻凈產量(dw)達25～50t/hm２·a，光能效率達4%～6%。淡水挺水植物凈產量(dw)約7～11t/hm２·a，沉水植物僅0.8～2.0t/hm２·a，馬來西亞一種蒲草的生物量(dw)達370～520t/hm２·a，毛產量(dw)達25g/hm２·a以上，如呼吸消耗按25%，生長期按300d計算，則凈產量(dw)為60t/hm２·a，光能效率達4%～6%。海洋浮游植物光能效率不過0.16%～0.20%，淡水浮游植物最高產量達10gC/m2·d(Talling,1975)，但在印度一個藍藻水華池曾報導13～24gC/m2·d的高產量，約相當于40～70t/hm２·a(dw)，光能效率達到3.7%～7%。

淡水微藻在大量培養(yǎng)條件下，據捷克報導柵藻的最高產量(dw)達44g/m2·d，5～7月間平均日產量(dw)為22.8g/m2，光能效率平均4.8%，最高值達10%～11%。

海藻、水草和浮游植物的效率海帶、巨藻等大型海藻凈產量(dw光能低于理論值的原因由此可見，除人工培養(yǎng)的特殊條件下，各類生態(tài)系統(tǒng)光能利用效率都遠低于理論值，主要原因包括：(1)射到植物體上的光能一部分被反射，一部分透過植物體，僅部分被吸收；(2)有時光照過強，起了抑制作用；(3)二氧化碳供應不足，特別是在水生態(tài)系中；(4)養(yǎng)分的限制；(5)環(huán)境壓力；(6)植物體老化。

光能低于理論值的原因由此可見，除人工培養(yǎng)的特殊條件下，各類生復習思考題

1.弄清現存量或生物量、生產量、收獲量、周轉率、周轉時間、生物生產力、初級生產力、次級生產力、初級凈產量、初級毛產量、群落或生態(tài)系凈產量等概念的含意和彼此間的關系。2.初級生產力的測定方法有哪些?各有何優(yōu)缺點?適宜在什么條件下采用?3.決定初級生產力的因素有那些?作用如何?4.湖泊和水庫浮游植物初級生產力的分布規(guī)律如何?中國有何特點?5.養(yǎng)魚池初級生產力主要受那些因素的影響?6.何謂胞外產物?一般占多大比例?7.P/R值指什么?有何生態(tài)意義?8.生物量和生產量之間的關系如何?P/B值與那些因素有關?9.淡水浮游植物量可分為那些等級?各級水的漁業(yè)意義如何?10.浮游植物的生物量和生產力的時空分布有何趨勢?11.水草和底生藻類的現存量和生產力分布有何特點?12.浮游植物、水草和底生藻類在生產力上相互關系如何?13.生物圈中各類生物群落對光能的利用效率達到什么程度?為什么遠低于理論值?復習思考題刺參的人工育苗技術

刺參的人工育苗技術

概述一、國內發(fā)展情況及趨勢二、價值營養(yǎng)價值藥用價值概述一、國內發(fā)展情況及趨勢第一節(jié)刺參生物學及生態(tài)學知識一、分類地位二、分布三、生物學知識四、生態(tài)學知識第一節(jié)刺參生物學及生態(tài)學知識一、分類地位分類地位棘皮動物門海參綱楯手目刺參科仿刺參屬分類地位棘皮動物門分布

海參分布遍及世界各海洋，從潮間帶至水深萬米均有分布。刺參屬溫帶種，主要分布于北太平洋沿岸淺海，垂直分布，從潮間帶至水深20－30米的淺海海域。地理分布的北限是俄羅斯的庫頁島，美國的阿拉斯加沿岸；南到日本的鹿兒島，朝鮮半島。我國遼寧、山東、河北等省淺海沿岸均有分布，其南限達江蘇連云港外的平山島周圍海域。其中以遼寧的大連市、錦州地區(qū)，山東的煙臺市、青島市海區(qū)沿岸分布最多。分布海參分布遍及世界各海洋，從潮間帶至水深萬生物學知識（一）外部形態(tài)（二）內部構造（三）生殖習性（四）性腺發(fā)育（五）早期胚胎發(fā)育（六）幼蟲發(fā)育生物學知識（一）外部形態(tài)外部形態(tài)

體筒狀，呈黃瓜形，長20－40厘米，寬3－6厘米，橫斷面呈四角形，體腹面平坦。整個腹面有密集的小突起，稱其為管足，管足在腹面排列成不規(guī)則的三縱帶，管足的末端有吸盤，背部略隆起，具有4－6排不規(guī)則的肉刺，它是變形的管足。口在前端偏于腹面，口周圍環(huán)生有20個分枝狀觸手，具觸手囊，靠觸手的收集將事物送入口內。肛門位于體后端偏背面，稍后的背部有一個乳突，即為生殖孔。

外部形態(tài)

體筒狀，呈黃瓜形，長20－40厘米，寬3－6厘米，生殖習性

其繁殖季節(jié)，一般南部地區(qū)早于北部地區(qū)，潮間帶早于潮下帶，就是在同一地區(qū)繁殖季節(jié)，隨年份不同也有變動，變動的因素復雜，但以水溫的變化為依據可靠。從各地看，在15－23℃范圍內，多在18－20℃之間。生殖習性其繁殖季節(jié)，一般南部地區(qū)早于北部地區(qū)，潮產卵量一般100萬－200萬粒，多者多達400萬－500萬粒，個別大的個體，產卵量可超過千萬粒。刺參性成熟年齡為2齡，而且往往與個體體重有很大關系產卵量一般100萬－200萬粒，多者多達400萬－500萬粒早期胚胎發(fā)育

生殖細胞受精卵裂囊胚期原腸期早期胚胎發(fā)育

生殖細胞幼蟲發(fā)育耳狀幼蟲桶形幼蟲（樽形幼蟲）五觸手幼蟲稚參幼蟲發(fā)育耳狀幼蟲耳狀幼蟲

小耳狀幼蟲

中耳狀幼蟲

大耳狀幼蟲耳狀幼蟲

小耳狀幼蟲

桶形幼蟲（樽形幼蟲）

桶形幼蟲（樽形幼蟲）

五觸手幼蟲

五觸手幼蟲

稚參

稚參

生態(tài)學知識

（一）水溫（二）底質（三）鹽度（四）深度（五）餌料、攝食及成長（六）呼吸（七）移動（八）敵害生態(tài)學知識

（一）水溫（九）兩個重要的生態(tài)學特性排臟與再生夏眠（九）兩個重要的生態(tài)學特性排臟與再生第二節(jié)刺參人工育苗技術

第二節(jié)刺參人工育苗技術一、基本設施及要求（一）育苗室及餌料室

（二）培育池

（三）沉淀池

（四）砂濾池

自然砂濾過濾池一、基本設施及要求（一）育苗室及餌料室

二、親參采捕技術（一）采捕時間與水溫（二）親參采捕規(guī)格（三）親參采捕時注意事項過重的機械刺激嚴格避免與油物接觸保證海上暫養(yǎng)槽內水的清新二、親參采捕技術（一）采捕時間與水溫三、親參蓄養(yǎng)技術蓄養(yǎng)密度日常管理技術親參升溫促熟培育技術巡池觀察三、親參蓄養(yǎng)技術蓄養(yǎng)密度四、獲卵及受精卵的處理技術采卵受精及受精卵的處理技術孵化四、獲卵及受精卵的處理技術采卵五、幼蟲選優(yōu)技術（一）在孵化槽內孵化的幼體（二）在蓄養(yǎng)池內產卵、孵化的幼體虹吸法濃縮法拖網法五、幼蟲選優(yōu)技術（一）在孵化槽內孵化的幼體六、耳狀幼蟲培育技術（一）耳狀幼蟲培育密度（二）餌料（三）日常管理技術（四）培育水體的主要環(huán)境因子六、耳狀幼蟲培育技術（一）耳狀幼蟲培育密度耳狀幼蟲培