膠州灣浮游生態(tài)系統(tǒng)四十年變化的模擬與分析.pdf

1、膠州灣是我國(guó)近海比較有代表性的一個(gè)海灣，一直倍受我國(guó)物理海洋學(xué)家關(guān)注。近年來，伴隨著周邊地區(qū)工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，膠州灣水體的環(huán)境和生態(tài)問題日益突出，引起了國(guó)內(nèi)外專家的廣泛重視，并取得了重要的研究進(jìn)展。但是，從多年際角度對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和變化趨勢(shì)以及物理環(huán)境因子影響作用的研究仍很缺乏。本文的主要目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)適合膠州灣海域的零維浮游生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，并利用此模型對(duì)該海域浮游生態(tài)系統(tǒng)各生態(tài)變量的季節(jié)變化特征和長(zhǎng)期變化趨勢(shì)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究，

2、并對(duì)系統(tǒng)長(zhǎng)期變化的受控機(jī)制進(jìn)行分析探討。 首先根據(jù)膠州灣綜合調(diào)查資料和前人的研究成果，分析了膠州灣海域理化環(huán)境近40年的變化趨勢(shì)和特征。然后對(duì)北太平洋海洋學(xué)組織 (PICES Model taskteam)推出的NEMURO低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行改進(jìn)，通過加入磷酸鹽的物流能流方程，增加營(yíng)養(yǎng)鹽的大氣沉降、陸源性排放以及與黃海之間的物質(zhì)交換，建立起適用于膠州灣海域的零維浮游生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。模型中包括14個(gè)生態(tài)變量，包括

3、根據(jù)粒級(jí)和種群劃分的兩種浮游植物、三種浮游動(dòng)物，氮、磷、硅三種生源要素的無機(jī)鹽、溶解態(tài)有機(jī)質(zhì)和顆粒態(tài)有機(jī)質(zhì)，以反映不同營(yíng)養(yǎng)鹽的長(zhǎng)期變化對(duì)群落組成和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響。 通過對(duì)膠州灣浮游生態(tài)系統(tǒng)各生態(tài)變量1995～1996年季節(jié)變化的模擬，發(fā)現(xiàn)膠州灣在一年內(nèi)存在兩次浮游植物生物量高峰。一次發(fā)生在每年的2月份左右，主要是由于水溫和光照條件的增強(qiáng)引起的。在這一時(shí)期，兩種浮游植物的生物量相當(dāng)，磷酸鹽成為兩種浮游植物共同的限制性因子。第二次

4、高峰出現(xiàn)在8月份前后，其原因是由于降水量的增多導(dǎo)致的陸源營(yíng)養(yǎng)鹽排放的增加。同時(shí)，由于河流中硅酸鹽的排放量相對(duì)較少，導(dǎo)致了在這一時(shí)期，大型浮游植物的生長(zhǎng)明顯處于硅限制狀態(tài)，生物量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小型浮游植物的生物量。生物過程參數(shù)的敏感性分析結(jié)果表明，系統(tǒng)對(duì)浮游植物的最大生長(zhǎng)速率、最優(yōu)光強(qiáng)以及限制性營(yíng)養(yǎng)鹽的半飽和常數(shù)較為敏感，對(duì)它們?nèi)≈档拇_定對(duì)于研究系統(tǒng)受控機(jī)制有重要意義。 對(duì)系統(tǒng)四十年變化趨勢(shì)的模擬分析結(jié)果顯示，人類活動(dòng)(陸源性營(yíng)養(yǎng)鹽排