河流生态系统结构功能模型研究-水生态学杂志.PDF

第 １卷第 １期 水 生 态 学 杂志 Ｖｏｌ．１，Ｎｏ．１　 ２００８年９月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｅｃｏｌｏｇｙ Ｓｅｐ．，２００８　 河流生态系统结构功能模型研究 董哲仁 （中国水利水电科学研究院 ，北京　１０００３８） 摘要：回顾了河流生态系统结构功能模型的研究进展，介绍了多种重要的概念和模型。在此基础上，提出了河流 生态系统结构功能整体模型，它是由河流流态－生态结构功能４维连续体模型、水文情势－河流生态过程耦合模 型、地貌景观空间异质性－生物群落多样性耦合模型３个子模型组成。整体模型建立了河流流态、水文情势和地 貌景观这３大类生境因子与河流生态系统结构功能和生态过程的相关关系，基本上抽象概括了河流生态系统的 主要特征。在模型中除了考虑自然力因素以外，还考虑了水利水电工程设施的干扰作用。 关键词：河流；生态系统结构；功能模型；整体模型；流态；水文情势；地貌景观 中图分类号：Ｘ１４３　　 文献标志码：Ａ　　文章编号：１６７４－３０７５（２００８）０１－０００１－０７ 等。生态系统功能主要考虑了包括鱼类在内的生物 前言 群落对各种非生命因子的适应性，在外界环境驱动 河流生态系统的结构与功能是研究河流生态系 下的物种流动、物质循环、能量流动、信息流动的方 统的核心问题，其本质是研究河流生命系统与生命 式，生物生产量与栖息地质量的关系等。尽管这些 支持系统的相互关系。近２０多年来，各国学者提出 模型各自有其局限性，但是它们提供了从不同角度 了不少概念和模型，试图从这个复杂、开放、动态、非 理解河流生态系统的概念框架。现择要介绍如下。 平衡和非线性的河流生态系统中抽象、概括出一些 １．１　地带性概念 主要特征，增进对系统的理解。这些概念和模型大 Ｈｕｅｔ（１９５４）和Ｉｌｌｉｅｓ等（１９６３）提出的地带性概 多是在不同的空间尺度上，分别考虑了不同的生境 念（Ｚｏｎａｔｉｏｎｃｏｎｃｅｐｔ）是河流生态系统整体性描述的 因子，试图建立起生态过程与生境因子之间的相关 首次尝试。生物地带性概念的内涵是按照鱼类种群 关系。随着生态学的理论发展和河流生态修复的实 或大型无脊椎动物种群特征把河流划分成若干区 践经验积累，有必要对现存的概念和模型进行整合 域，地带性反映了不同区域水温和流速对于水生生 和发展，构成河流生态系统结构功能整体模型。 物的影响。 １　河流生态系统结构功能模型研究进展 １．２　河流连续体概念 Ｖａｎｎｏｔｅ（１９８０）提出的河流连续体概念（Ｒｉｖｅｒ 迄今提出的较有影响的河流生态系统结构与功 ｃｏｎｔｉｎｕｕｍｃｏｎｃｅｐｔ，ＲＣＣ）是河流生态学发展史中试 能的概念模型有多种，这些概念模型基于对不同自 图描述沿整条河流生物群落结构和功能特征的首次 然区域不同类型河流的调查，探索河流生态系统结 尝试，其影响深远。ＲＣＣ概念是针对北美未被干扰 构和功能与非生命变量之间的相关关系（ＬｏｒｅｎｚＣ 的自然河流，强调河流生物群落的结构和功能与非 Ｍｅｔａｌ，１９９７）。多数概念模型是针对未被干扰的自 生命环境的适应性。ＲＣＣ描述了从源头到河口的 然河流，少数概念模型考虑了人类活动因素。各种 水力梯度的连续性；分析了上中下游非生命要素的 概念模型的尺度不同，从流域、景观、河流廊道到河 变化引起的生物生产力的变化；