養(yǎng)殖水域生態(tài)系統(tǒng)的保護[課堂講課]

1、第八章 養(yǎng)殖水域生態(tài)系統(tǒng)的保護,畢可然 ,1,優(yōu)質教資,概要,水域富營養(yǎng)化 赤潮現(xiàn)象 水域污染 生態(tài)環(huán)境的全球變化 水域生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性,2,優(yōu)質教資,漁業(yè)資源的管理 水生生物資源的保護 可持續(xù)發(fā)展 生物入侵 生態(tài)恢復,3,優(yōu)質教資,水域富營養(yǎng)化,水域富營養(yǎng)化又稱作優(yōu)養(yǎng)化，是指湖泊、河流、水庫和海洋水體中氮、磷等營養(yǎng)物質不斷升高，水域生物生產力不斷提高的過程,4,優(yōu)質教資,5,優(yōu)質教資,6,優(yōu)質教資,7,優(yōu)質教資,8,優(yōu)質教資,9,優(yōu)質教資,富營養(yǎng)化的危害,富營養(yǎng)化造成水的透明度降低，陽光難以穿透水層，從而影響水中植物的光合作用和氧氣的釋放，同時浮游生物的大量繁殖，消耗了水中大量的氧，使水

2、中溶解氧嚴重不足，而水面植物的光合作用，則可能造成局部溶解氧的過飽和。溶解氧過飽和以及水中溶解氧少，都對水生動物(主要是魚類)有害，造成魚類大量死亡,10,優(yōu)質教資,富營養(yǎng)化水體底層堆積的有機物質在厭氧條件下分解產生的有害氣體，以及一些浮游生物產生的生物毒素也會傷害水生動物。 富營養(yǎng)化水中含有亞硝酸鹽和硝酸鹽，人畜長期飲用這些物質含量超過一定標準的水，會中毒致病等。 水體富營養(yǎng)化，常導致水生生態(tài)系統(tǒng)紊亂， 水生生物種類減少，多樣性受到破壞,11,優(yōu)質教資,2009年8月5日，滇池漁鎮(zhèn)管委會工作人員在清理滇池上的浮萍,12,優(yōu)質教資,紫根水葫蘆,13,優(yōu)質教資,14,優(yōu)質教資,最大優(yōu)勢是抑制葉片

3、生長（葉片只有普通水葫蘆的十分之一）促進根系發(fā)達長達70公分左右，可長達九個月的時間根系不腐爛不發(fā)臭（可為水面輸送大量氧氣并吸附大量藍藻,15,優(yōu)質教資,若凈化混合富營養(yǎng)物污水有毒物重金屬不超標可做肥料利用。 有風險混合污水凈化則只能做為工業(yè)深加工利用，如澳大利亞環(huán)保公司可利用紫根水葫蘆發(fā)酵后的廢渣做纖維板,16,優(yōu)質教資,水體富營養(yǎng)化產生原因,一談到水體的富營養(yǎng)化，人們常想到總氮、總磷超標。誠然，總氮、總磷等營養(yǎng)鹽是發(fā)生富營養(yǎng)化的必要條件。水體中總氮、總磷濃度的升高并不一定發(fā)生富營養(yǎng)化。富營養(yǎng)化的發(fā)生和發(fā)展是水體的整個環(huán)境系統(tǒng)出現(xiàn)失衡，導致某種優(yōu)勢藻類大量生長繁殖的過程,17,優(yōu)質教資,富營

4、養(yǎng)化發(fā)生最主要的影響因素可以歸納為 以下幾個方面： 總氮、總磷等營養(yǎng)鹽相對比較充足； 鐵，硅等含量比較適度； 適宜的溫度，光照條件和溶解氧含量； 緩慢的水流流態(tài)，水體更新周期長,18,優(yōu)質教資,富營養(yǎng)化成因的兩種理論,食物鏈理論：由荷蘭科學家馬丁肖頓于1997年6月在“磷酸鹽技術研討會”上提出的。該理論認為，自然水域中存在水生食物鏈。如果浮游生物的數(shù)量減少或捕食能力降低，將使水藻生長量超過消耗量，平衡被打破，發(fā)生富營養(yǎng)化。 該理論說明營養(yǎng)負荷的增加不是導致富營養(yǎng)化的唯一原因,19,優(yōu)質教資,生命周期理論：認為含氮和含磷的化合物過多排入水體，破壞了原有的生態(tài)平衡，引起藻類大量繁殖，過多的消耗水中

5、的氧，使魚類、浮游生物缺氧死亡，它們的尸體腐爛又造成水質污染。根據這一理論，氮磷的過量排放是造成富營養(yǎng)化的根本原因，藻類是富營養(yǎng)化的主體，它的生長速度直接影響水質狀態(tài),20,優(yōu)質教資,富營養(yǎng)化的防治,讓湖泊休養(yǎng)生息，全球挑戰(zhàn)與中國創(chuàng)新”的第十三屆世界湖泊大會（11月1日至5日武漢市舉行）上，國家環(huán)保部副部長吳曉青介紹，中國湖泊資源豐富，擁有天然湖泊24800多個。近20年來，我國湖泊富營養(yǎng)化問題日益嚴重，已經達到88.6，大中型湖泊如太湖、巢湖、滇池已處于嚴重富營養(yǎng)狀態(tài)，洞庭湖、南四湖、洪澤湖、白洋淀等湖泊也出現(xiàn)富營養(yǎng)化的趨勢。此外，一些湖泊相繼暴發(fā)水華，嚴重影響周邊居民的飲用水安全,21,優(yōu)

6、質教資,為進一步加大湖泊治理保護力度。 在湖泊治理資金已超過20億基礎 上，中央計劃投入300多億元開展 “水污染控制與治理”重大科技專項,22,優(yōu)質教資,以保護生態(tài)作為制定政策的出發(fā)點：采用生物評估觀點來測定河流的生物和生態(tài)狀態(tài)，以確定河流的自然類型，在不同的河流生態(tài)系統(tǒng)采取不同的治理策略。歐盟的大部分成員國，如奧地利、捷克共和國、荷蘭等，都制定了常規(guī)地表水生物監(jiān)測規(guī)程，進行污染指示生物的調查，以對水質進行分類，從而對癥下藥,國外水體富營養(yǎng)化治理的政策措施,23,優(yōu)質教資,整體的政策措施：生態(tài)系統(tǒng)是一個完整不可分割的整體，因此，從生態(tài)觀點出發(fā)的富營養(yǎng)化治理政策必然表現(xiàn)出整體性。歐盟:在過去，

7、對水體的管理往往主要考慮水力學方面的問題，但新的水體管理廣泛涉及水力學、水文學、水質的水體管理方式，將水生生態(tài)系統(tǒng)作為一個功能整體來加以保護。整體性還表現(xiàn)在流域內各地方政府、機構行動上的協(xié)調統(tǒng)一。澳大利亞墨累達令河富營養(yǎng)化治理采用了整體流域開發(fā)和管理模式，其決策不是以各個州的需求，而是以整個流域的總體利益為基礎，流域內的聯(lián)邦、州和社區(qū)共同享有技術和資源，全流域采取一種整體的流域規(guī)劃和管理方法,24,優(yōu)質教資,長期治理的政策措施：富營養(yǎng)化的治理是一個長期的過程，因為非生物環(huán)境的改變需要數(shù)年，而生態(tài)環(huán)境的恢復還需更長時間，不可能在短期內就看到消除富營養(yǎng)化計劃的結果，必須長期治理、長期監(jiān)控。如荷蘭N

8、aardermeer自然保護區(qū)內的淺湖曾經產生富營養(yǎng)化問題，采用輸入不含磷的艾瑟爾湖水的方法治理后的前3年中，水質并沒有得到明顯改善，5年后才發(fā)現(xiàn)輪藻科種群的恢復,25,優(yōu)質教資,分階段治理的政策措施：長期的富營養(yǎng)化治理不可能一蹴而就，外源和內源的清除和削減以及生態(tài)恢復的工作只能按部就班地一步一步來做，因此，制定分階段的目標可能是必要的；而且，培養(yǎng)環(huán)境友好的行為模式，鞏固富營養(yǎng)化的治理成果更是長期行為。如澳大利亞的治理政策可分成短期措施和長期策略，短期措施主要考慮污水脫氮除磷處理工程的運行和管理；長期策略則是以氮磷等營養(yǎng)物質的減少、流域的管理、民眾的教育、富營養(yǎng)化的研究和監(jiān)測為主要內容。荷蘭治

9、理措施也是分階段進行的。先是減少點源的磷排放；繼之是減少來自農業(yè)的擴散污染，像控制食物鏈，清淤和使淤泥中磷失活等,26,優(yōu)質教資,科學的政策制定：政策制定的科學化與程式化可以保證政策措施的成效。在這方面，澳大利亞的流域管理支持系統(tǒng)(Catchment Management Support System，CMSS)有其特色。CMSS是由國家科學工業(yè)研究組織開發(fā)的一種簡單的決策支持系統(tǒng)。管理者用它分析土地使用情況和土地管理政策對流域營養(yǎng)物狀態(tài)的可能沖擊負荷，以便準備營養(yǎng)物管理計劃和評估政策效果。目前它被澳大利亞絕大多數(shù)流域管理小組所采用，并獲得成功,27,優(yōu)質教資,削減外源：來自各種污染源的營養(yǎng)負

10、荷的增加會使水中的營養(yǎng)物質濃度急劇增高，導致藻類爆發(fā)、溶氧耗盡等富營養(yǎng)化癥狀，因此，外源的削減與控制是治理水體富營養(yǎng)化的先決條件。削減營養(yǎng)負荷的技術有以下幾種：廢水分流以減少營養(yǎng)物質的入湖量；生產無磷洗滌劑以降低磷的入湖負荷；使用化學方法或生物技術進行廢水脫磷；利用穩(wěn)定塘、人工或自然濕地等進行非點源營養(yǎng)物質的截流；湖水稀釋；應用生態(tài)技術改變常規(guī)農業(yè)種植方法,28,優(yōu)質教資,消除內源：只控制外源還不能從根本上治理富營養(yǎng)化，國外采用向湖中投加鋁鹽使磷惰化，從而減少內源磷的釋放率；底泥疏浚；底泥氧化；均溫層曝氣；選擇性地去除均溫層的水以降低均溫層的體積，減少水體的營養(yǎng)物質濃度；降低水位使一些或者全部

11、的底部沉淀物暴露于大氣中,29,優(yōu)質教資,生態(tài)恢復：控制外源和內源的技術會使營養(yǎng)物濃度長期的減少，但對于恢復水體的生態(tài)功能往往還不夠。各國經過長期的和大規(guī)模的研究，發(fā)明了許多技術用于富營養(yǎng)化水體的恢復：生物控制，有針對性地選擇魚或浮游動物等有機體來控制藻類或其他食物鏈中的組成部分的生長；通過人工循環(huán)使湖水達到和維持等溫狀態(tài)；通過毒性效應來控制藻類,30,優(yōu)質教資,宣傳教育與公眾參與：人的思想與行為與水體富營養(yǎng)化的治理密切相關。在水體富營養(yǎng)化的成因中，人的行為因素占有更重要地位。因此，只有改變人的思想模式，培養(yǎng)環(huán)境友好的公眾意識，才能形成環(huán)境友好的行為模式，也才能從根本上克服水體富營養(yǎng)化中的人為

12、因素。日本在琵琶湖富營養(yǎng)化的治理過程中，一個關鍵的轉折點在于綜合開發(fā)政策向綜合保護政策的轉變，而這一政策轉變也是在公眾的呼吁、參與和促進中完成的,31,優(yōu)質教資,富營養(yǎng)化的監(jiān)測和評價,一般的研究調查：透明度、溶氧量、總氮含量、總磷含量、高錳酸鹽指數(shù)、葉綠素a等指標。 仔細的研究需要很多調查指標：藻類、浮游動物，底棲生物等,32,優(yōu)質教資,第 二 節(jié) 赤 潮,33,優(yōu)質教資,赤潮(Algal bloom或Red tide)是海水中某些微小浮游植物、原生動物或細菌在一定的環(huán)境條件下突發(fā)性的增殖，引起一定范圍一段時間的海水變色現(xiàn)象,34,優(yōu)質教資,赤潮的長消大致可分為四個階段：起始階段（存在誘發(fā)赤潮

13、的物質條件，表面現(xiàn)象不明顯）、發(fā)展階段（赤潮生物迅速繁殖，水體顏色開始轉變，稍微不同于周圍水體）、維持階段（赤潮現(xiàn)象出現(xiàn)后至臨近消失時所持續(xù)的時間，水體顏色較深）、消亡階段（赤潮現(xiàn)象消失的過程, 水體表面出現(xiàn)較多泡沫,35,優(yōu)質教資,赤潮發(fā)生規(guī)律性,赤潮發(fā)生的季節(jié)性特別強（6-9月） 赤潮發(fā)生的區(qū)域較為集中 （海灣、河口等近岸淺海水域及內灣、港區(qū)、增養(yǎng)殖水域 ） 赤潮發(fā)生的時間長、范圍大。從形成到消失一般在30天左右，還有的長達100天以上 赤潮具有移動性,36,優(yōu)質教資,赤潮的類型,按赤潮的成因和來源可分為原發(fā)型（赤潮生物在該海域爆發(fā)性繁殖）和外來型（赤潮生物是由于風、流等作用帶來的）。 按

14、赤潮發(fā)生的海域可劃分為外海型（外洋型）赤潮、近岸型赤潮、河口型赤潮和內灣型赤潮,37,優(yōu)質教資,赤潮發(fā)生的原因,赤潮發(fā)生的原因很多，目前尚未有定論 環(huán)境原因：由于環(huán)境污染日益加劇，農業(yè)生產大量施用化肥，生活中大量使用含磷洗衣粉，使排放出來的各處工業(yè)污水、生活污水以及養(yǎng)殖污水中都含有和。這些污水未經處理源源不斷地流入江河，最后匯入大海，便使海洋中和過剩，造成海水富營養(yǎng)化，赤潮生物大量繁殖。所以，環(huán)境污染造成的海洋水體富營養(yǎng)化是赤潮發(fā)生的根本原因,38,優(yōu)質教資,生物原因：引起赤潮的生物主要是甲藻、硅藻，也包括一些原生動物、細菌等。這些生物的暴發(fā)性繁殖或大量聚集產生赤潮。在適宜的環(huán)境和氣候條件下，

15、赤潮生物以幾何級數(shù)繁殖，在23內即可形成大規(guī)模赤潮。 氣候原因：春夏溫暖季節(jié)，水溫較高，海流緩慢，利于赤潮生物的生長和繁殖，從而導致赤潮的發(fā)生，如氣候異常是廈門海域赤潮發(fā)生的主要原因,39,優(yōu)質教資,化學原因：赤潮的發(fā)生與海域的富營養(yǎng)化密切相關，海水中的營養(yǎng)鹽（主要是、）以及一些微量元素的存在，直接影響赤潮生物的生長、繁殖和代謝，這些化學因素是赤潮發(fā)生的物質基礎。廈門海域屬輕度富營養(yǎng)化海域，海水中無機氮和無機磷年平均比值約為45:1（原子比），由于大多數(shù)浮游植物生長繁殖過程中基本是以16:1的恒定比值自海水吸收無機氮和無機磷，因此，對于廈門海域來說，無機氮比較豐富，而無機磷相對較貧乏，無機磷成

16、為廈門海域浮游植物繁殖的限制因子,40,優(yōu)質教資,據統(tǒng)計，僅沿岸工廠和城市直接排海的污水每年就達1 00億噸，主要有毒、有害物質146萬噸，并以每年約7的速度增長，近岸海水半數(shù)以上受到嚴重影響。我國渤海、黃海、東海、南海四大海區(qū)均存在不同程度的污染，主要污染物石油類污染都有不同程度的上升趨勢。由于陸源污染物的排海，加劇了海域污染，致使海域富營養(yǎng)化嚴重，促進了赤潮發(fā)生，是赤潮形成的根本原因,41,優(yōu)質教資,赤潮的判斷,海水顏色異常。發(fā)生赤潮的海域水體的顏色有明顯的改變，主要為紅色、褐色，而且顏色分布不均，或呈塊狀，或呈條帶狀，或呈不規(guī)則形狀。 pH值升高，透明度降低。 海水中溶解氧白天明顯增高，夜間明顯降低。 一種或少數(shù)幾種赤潮生物處于優(yōu)勢地位，數(shù)量急劇升高，達到赤潮生物判斷標準即可認為已形成赤潮,42,優(yōu)質教資,怎樣區(qū)別有毒、無毒赤潮,有毒赤潮生物的細胞數(shù)量超過一定標準或在海水水樣、貝類中的赤潮毒素超過80微克/100克時，即可判斷為有毒赤潮的發(fā)生。 無毒赤潮的赤潮生物不含有毒素，也不分泌毒素，基本不產生毒害作用，但對生態(tài)環(huán)境和漁業(yè)也會產生不同程度的危害,43,優(yōu)質教資,赤潮的危害,危害水產養(yǎng)殖和捕撈業(yè)：赤潮生物分泌粘液或死亡分解后產生粘液，附著在魚蝦貝類的鰓上，使它們窒息死亡；赤潮生物死亡后分解過程消耗水體中的溶解氧，魚