基于能量通道模型的淀山湖生态系统研究

淀山湖处于上海、浙江和江苏三省市交界处，处于我国经济发展最先进的地区之一。富营养化迅速发展的主要原因是人口的迅速增加和工农业的高速发展，污水处理滞后并严重缺乏，大量的工农业废水和生活污水排入淀山湖，近50年来，淀山湖岸线不断萎缩，污染加剧，水质逐渐下降，富营养化程度不断加深，湖底淤积层厚度逐步上升，沉积物中的污染物浓度不断增加，生态环境遭到了严重破坏并难以恢复，但淀山湖的渔业捕捞产量却不断增加。导致在2004、2005、2006连续三年爆发大面积水华。以前的研究主要集中在淀山湖富营养化的发展或者渔业产量的变化方面，未将富营养化发展与捕捞产量的关系进行相应的研究，更不用说进行湖泊生态系统的健康评价，并对不同健康标准下载渔量等方面进行定量性分析与研究，对这一方面的研究有利于湖泊生态系统的恢复与健康发展，有利于解决经济发展与环境保护之间的矛盾，达到渔业、经济与环境的协调统一。
　　 为了探索淀山湖生态健康迅速恶化的成因，解决淀山湖渔业发展和环境保护的矛盾，本研究通过2007年对淀山湖每月进行的渔业资源调查和生态环境调查数据，结合历史资料，基于食物网营养动力学平衡的Ecopath模型，分别构建了1959年和2007年淀山湖生态系统能量通道模型，对淀山湖生态系统的现有结构、功能和生态系统的发育状况开展了定量分析，并从生态系统结构层次对淀山湖实施的增殖放流政策和生态修复政策进行了研究分析，为日后从生态系统层面对淀山湖的渔业和水环境管理奠定了基础。具体的研究结果和主要结论如下：
　　 1淀山湖生态系统的结构变化
　　 经过近50年的发展变化，淀山湖生态系统的结构发生了巨大变化。作为淀山湖顶级捕食者翘嘴红鲌和鳙的有效营养级升高了。鲢的有效营养级降低了。说明淀山湖内翘嘴红鲌的食物组成发生了变化，由于环境的恶化，使得翘嘴红鲌对它肉食性鱼类有了新的尝试。而鲢的有效营养级升高主要是由于水体内浮游动物的增加。淀山湖大部分鱼类的有效营养级不高，也说明了淀山湖生物多样性下降和食物网复杂程度降低。2007年淀山湖生态系统初级生产者的生产量仅为1959年的1/3，而第Ⅱ、Ⅲ营养级流入碎屑的量却比1959年的多出许多，说明此时淀山湖生态系统内营养物质循环利用的效率较低，而且各个营养级的规模较小。生物量和捕捞量也都比50年前的低很多，第Ⅳ营养级的捕捞量仅为1959年的1/8，渔业资源衰退严重。营养级Ⅰ、Ⅱ的生物量相差不大，主要原因是由于人工放流的鲢、鳙对第Ⅱ营养级提供了大量的补充量。
　　 2淀山湖生态系统的发育状况
　　 生态系统的成熟度还可用参与再循环的营养物通量、以及表征其大小的指数(FCI)和Finn's平均路径长度等指标来衡量。研究表明，这些指标与生态系统的成熟度、恢复力和稳定性都具有密切的相关性。研究表明，1959年淀山湖的再循环营养物通量为8965.9t·km-2，而2007年则为4213.56t-km-2,1959和2007年的FCI分别为31.79％和6.93％,Finn's平均路径长度分别为4.257和2.598。所有这些指标均明确表明了，淀山湖生态系统在2007年的状态处于“幼态”。
　　 此外，淀山湖与临近的太湖和千岛湖比较表明，淀山湖生态系统能量循环指数(FCI)和平均能流路径(MPL)较低，分别为6.93％和2.598，远低于太湖和千岛湖。生态系统的这些特征也说明了淀山湖物再质循环较低，营养流所经过的食物链较短，能量在生态系统各营养级间的传递利用率较低。淀山湖的CI和SOI值均低于太湖和千岛湖。因此，淀山湖生态系统内食物链较简单，稳定性低于太湖和千岛湖。总捕捞量最高为12.409t/km2/year，但其净生产量仅为2081.109t/km2/year，低于太湖和千岛湖。可见淀山湖的初级生产力较太湖和千岛湖低，但是其人工放养的鱼类的数量较太湖和千岛湖大。
　　 3淀山湖管理政策对生态系统的影响
　　 在自然生态系统中，随着生态系统的发育，高营养级的生物量不断积累，系统的食物网结构也日趋复杂，同时随着碎屑食物链的增加，系统再循环的通量也不断增加，系统的成熟度和稳定性增加。而捕捞与这一进程刚好相反。通常捕捞总是从高营养级鱼类开始，随着高营养级生物量的降低，捕捞目标也沿着食物链下移，捕捞营养级下降。淀山湖大规模的进行鲢鳙的增殖放流活动，与捕捞有着异曲同工之效：捕捞降低了高营养级生物，使低营养级生物的生物量增加；而对鲢鳙进行增殖放流，直接就增加了低营养级数量，从而使高营养级的相对比例减少。研究表明，淀山湖生态系统的发育进程和发育方向与鲢鳙的的增殖放流和捕捞具有密切的关系。
　　 总之，淀山湖环境整治，生态修复有很多工作要做。首先，严格控制流入淀山湖的水源污染源，严格控制生活污水和工业废水向湖区排放；其次，禁止带有破坏性的渔具渔法在淀山湖内从事渔业生产，是修复淀山湖生态系统的初级生产力的基础；再次，修复淀山湖生态系统的初级生产力，改善淀山湖湖底植被“荒漠化”现象；最后，增加淀山湖增殖放流鱼种的种类和数量，完善淀山湖生态系统的食物网组成，增加生态系统的稳定性。