浮游动物在生物操纵中的地位和作用【文献综述】.docVIP

毕业论文文献综述 水产养殖学 浮游动物在生物操纵中的地位和作用 摘要：水体富营养化严重的今天，生物操纵技术已经发展了近40多年，但大多以鱼类在生物操纵中的应用为主。本文将介绍生物操纵中浮游动物的作用和地位以及相关方面的研究进展，以此来展望生物操纵的发展及其前景。 关键词：浮游动物，生物操纵，富营养化 在世界范围内，水体富营养化已经成为影响水质的主要问题。实践表明，无论是消减外源营养的入侵，或是各种除藻措施，均不能在大型水域的水体富营养化治理中取得良好而持久的效果。更有一些物理或化学治理方法还导致了原本脆弱的水生生态系统的进一步破坏。近年来，水生态学家发现有些水体中的浮游植物的生物量和生产力与模型的预测结果之间存在着较大的不同， 生物间的相互作用（如摄食、竞争和捕食等）对水生生物种群及群落结构具有重要的调节作用[1]。在Hrbacek 等[2]以及Brooks 和Dodson [3]所作的有启发性的前期工作的基础上，从Shapiro 等[4]提出了生物操纵概念起，就目前国内的资料来看，对于这一理论的探索尚处于起步阶段。大多数文献都是从放养鱼类为主。本文将从浮游动物的角度对生物操纵现有的研究进展进行探索。 1.生物操纵的产生和发展 在湖沼学研究中，营养物质一直被认为是生态系统的主要调节因子。近年来，随着对水生生态系统构成的认识的不断深入，通过改变食物网结构达到控制那些导致水体富营养化的藻类的数量已成为新的研究热点。研究者们早就意识到，生态系统中各生物体之间以及它们与环境之间存在着相互作用，但是直到20世纪60年代研究者们才正式开始对食物网内部联系有了深入了解。1961年，Hrbacek等[2]提出，一个水生生态系统中的浮游动物的生物量不仅取决于营养负荷，而且受鱼的存在的影响，因为鱼能通过捕食等竞争关系降低浮游动物的生物量，转而引起浮游植物生物量的提高。之后，Brooks 和Dodson[3]发现鱼的捕食能够使浮游动物向小型个体和种类转变，进而提出了“体型-效率假说”（size-efficiency hypothesis）或称大小选择性捕食(size selective predation)。1975 年，Shapiro等[4]提出了新的恢复方法———生物操纵（biomanipulation），即通过去除食浮游生物的动物或者添加食鱼动物降低浮游生物食性鱼的数量，使浮游动物的生物量增加并且使较大个体数量增多，从而提高浮游动物对浮游植物的摄食效率，减少浮游植物的数量。这种方法也被称作食物网操纵（food-web manipulation）。1985年，Carpenter等[5]提出了“营养级联相互作用”（cascading trophic interaction）的概念。其主要观点是，食物网顶端生物种群发生变化，将会通过体型大小的选择性捕食，在营养级中自上向下传递，对初级生产力产生较大影响。与此同时，相类似的“上行/下行”（bottom-up/bottom-down）理论也得到了发展[6-8]，该理论认为在一个生态系统中浮游植物的生物量是由上行力与下行力共同决定的，而非营养物质单独决定。此方法被称为经典的生物操纵(traditional biomanipulation)，除此之外也衍生出了一种非经典的生物操纵(non-traditional biomanipulation)。它是一种通过控制凶猛鱼类及放养食浮游生物的滤食性鱼类(鲢、鳙) 来直接捕食蓝藻水华的生物操纵方法。经典的生物操纵在那些营养盐富集不多、藻类由小型种类组成的湖泊中也许有效，而在那些浮游植物趋向大型(绿藻、蓝藻) 、浮游动物又为小型的超富营养的湖泊中则难以见效。非经典生物操纵是利用有特殊摄食选择性、消化机制且群落结构稳定的滤食性鱼类来直接控制水华 [9，10]。 2.浮游动物在生物操纵中的地位和作用 浮游动物的摄食与植食性浮游动物受到浮游植物的响应能对浮游植物产生两种相对的影响，即通过捕食造成的直接影响和营养物质再生（nutrient regeneration）所造成的间接影响。Yasuno等[11]就曾指出，浮游动物的捕食作用能够控制可食性自养生物的生物量，从而影响初级生产者的生物量。但是也有研究者称，浮游动物的捕食作用对浮游植物可能有积极影响，原因是可食用性藻类大量受到捕食可能促使非食用性藻类的生长[12]。根据体型-效率假说推测，在较低的鱼类捕食压力下，大型浮游动物将在竞争中占有优势，原因是：（1）大型浮游动物具有更广泛的食谱；（2）大型浮游动物具有更高的滤食效率；（3）由于较低的个体呼吸率而形成的较高的代谢效率。因此，尽管由于鱼的减少却使浮游动物总的生物量增加可能导致对浮游植物更高的捕食压力。但是如何向大型浮游动物的演替可能是生物操纵过程中更为重要的影响因