第五章溶解气体的生态作用.ppt

第五章 溶解气体的生态作用 水中溶解的气体主要有氧、氮和二氧化碳，在某些情形下还有硫化氢、沼气、氨、氢以及其他稀有气体。氧和二氧化碳对于水生生物的生活和分布是最重要的，这两种气体是呼吸作用和光合作用的基本物质，特别是氧气，它在水中的状况直接决定绝大多数水生生物能否生存。下面将重点讨论氧的生态作用。 §1. 氧气 一、水中氧的来源、去路和特点 二、嫌气性生物和好气性生物 三、呼吸强度与呼吸系数 四、对呼吸条件变化的适应 五、窒死现象 六、氧过量的危害 一、水中氧的来源、去路和特点 1. 氧的来源 (1)大气溶解 在河川和贫营养型湖泊中，浮游植物较少，大气溶解起主要作用 （2）水生植物的光合作用 在富营养型湖泊和肥水池塘中，浮游植物的光合作用是氧的主要来源，大气溶解仅起次要作用。 举例 在日本养鳗池中，光合作用占每日氧输入量的89.2%，大气溶解占7.2%，另3.6%系由地下水带入(稻叶俊，1971)。 中国无锡市郊高产鱼池光合作用占61%～70.2%，大气溶解占29.8%～39%，补水带入的氧微不足道。白天，当藻类旺盛生长时，水中溶氧量常达到饱和或过饱和，有时饱和率达到300%～400%。 冬季透明的冰层下藻类仍可进行光合作用，为越冬生物供给一定数量的氧气。 2 氧的去路 （1）水呼吸 （2）养殖动物呼吸 （3）底质呼吸 （4）逸散到空气中 无锡市河埒口高产塘氧的消耗中，鱼类呼吸占16.1%，包括细菌和浮游生物的水呼吸占72.9%，底质耗氧占0.6%，逸出占10.4%(雷衍之等，1983)。 水呼吸： 水呼吸是一个综合的耗氧过程，包括浮游细菌、浮游植物、浮游动物的呼吸以及细菌对溶解、悬浮有机质的分解，是主要的耗氧组分。 无锡市河埒口高产塘：72.9%， (雷衍之等，1983)。 乌克兰中部养鲤池水呼吸占50%。 江苏高产池水呼吸约占82%（姚宏禄，1988）. 对虾池水呼吸58.2~75.1%(臧维玲等，1995），虾呼吸21~25%。 美国沟鲶养殖池：82%（Boyd,1978) 养殖动物呼吸：鱼呼吸在总耗氧量中所占比例与鱼载量密切相关，即使在密养条件下，鱼类本身呼吸并非是耗氧主因，仅占总耗氧量的5~22%。无锡鱼类呼吸占16.1%。对虾池虾呼吸21~25%。 底泥呼吸：包括底栖动物群落的呼吸及细菌对沉积物有机质的分解。占3~10%。 水中氧的特点 与大气比较，水中氧的含量是较少的。1L大气中有210ml的氧，而1L水中却只有7ml的氧，也就是说只有大气的1/25左右，并且大气中的含氧量几乎是不变的，而水中溶氧量常有明显的变化。水生生物在长期的历史过程中，也适应了这些环境条件。 养殖水体溶氧预报 养殖水域溶氧存在着明显的日变化，一般溶氧在午后达到最高值，而在黎明前降至最低值。对养殖池塘而言，了解夜间池塘溶氧的动态，可以预测黎明时的溶氧量，以便确定是否采取相应的措施，防止缺氧造成泛池。也能减少不必要的巡塘。 直线外推法 夜间池塘溶氧的降低值基本上呈线性。据此，Boyd设计出一种直线外推法预报沟鲶池塘次日黎明的溶氧量，即在黄昏时和黄昏后2~3h分别测定池塘的溶氧量（DO），在DO-t（时间）坐标系中描出这两点，通过两点确定一条直线，将直线延伸即可估计夜间到黎明期间其他时间的DO值。 对数直线外推法 直线外推法不能很好地预报夏威夷罗氏沼虾池黎明DO。 Madenjian（1987）对该法进行了改进，即将上述两个溶氧值（黄昏和黄昏后数小时）取对数，然后对时间作图，过两点做一直线，即可找到黎明时DO的对数值，取反对数得到黎明DO的预测值。结果是用这种对数直线外推技术预报夏威夷罗氏沼虾池黎明DO更为准确。 风速对于夜间溶氧变化的影响 上述两种方法均未考虑风速对于夜间溶氧变化的影响。实验证明，当风速较小时，对数直线法预报效果较好。而当风速较大时，扩散效应将会加强，溶氧时间曲线的弯曲程度将受风速影响。假定黄昏时DO是超饱和状态，当风速很大时，DO很快达到饱和水平，溶氧-时间曲线显示出陡峭的下降；当DO低于饱和水平时，由于风速较大，DO不会下降很快。因此，当风速很大时，夜间溶氧-时间曲线将不再是简单的线性下降趋势。如果将扩散作用作为风速的函数纳入黎明 DO预报模式，预报效果可能比对对数直线外推法更好。 Boyd模式 DOt = DOdusk±DOdf-DOf-DOm-DOp 式中：DOt为天黑t小时后的溶氧。DOdusk为黄昏时的DO；DOdf为扩散引起的DO得失；DOf为鱼呼吸耗氧；DOm为底泥呼吸耗氧；DOp为浮游生物群落呼吸耗氧。 这一模式成功地预测了沟鲶池塘夜间DO的变化，Boyd将模式的成功归因于浮游生物群落呼吸在DO消耗中占相当大的比例，而计算浮游生物呼吸