第八章 水生生物资源利用与保护

第八章水生生物资源利用与保护第一节水域生态系统多样性及其保护第二节生物入侵第三节引入种的生态风险分析第四节水域引种驯化的原理和第一节水域生态系统多样性及其保护一、生物多样性及其与人类的关系二、我国水域生态系统的生物多样性三、水域生物多样性面临的威胁四、水生生物资源的保护一、生物多样性及其与人类的关系（一）什么是生物多样性（biodiversity）指各种生命形式的资源，是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和。包括遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性3个层次。广义上可以理解为蕴藏于所有动、植物和微生物有机体中的遗传信息的总合；狭义上可以理解为种内不同种群之间或一个种群内不同个体之间的遗传变异的总和。1、遗传多样性物种多样性（speciesdiversity）是指地球上生命有机体的多样化。在生物多样性三个基本层次中，物种多样性是最明显、最直观的一个层次。2、物种多样性3、生态系统多样性生态系统多样性(ecosystemdiversity)是指生态系统中生境类型、生物群落和生态过程的多样化。它是生物多样性的最高层次，也是物种多样性和遗传多样性存在的基本保证，同时也是人类必不可少的发展空间和生存条件。（二）生物多样性与人类的关系1、食品、药物和工业原料海洋为人类提供的食物总量仅占人类消费总量的2%，但人类消费的高质量蛋白质约有20%来自海洋。大型海藻（如海带、紫菜、石花菜等）也是重要的食物品种。海洋生物可能是一个潜在的药材宝库，开发利用前景十分广阔，不过必须注意保护和管理。化工、建筑、医学方面：江蓠、石花菜是生产琼脂和鹿角胶的原料、软体动物贝壳制造生石灰、造礁珊瑚的骨骼。生物泵是调节大气CO2水平、维持全球气体平衡、减轻温室效应的最重要过程。沿海海草场、红树林和珊瑚礁等生态系统却有保护海岸的作用。此外，红树林也有清除溶解营养物质和净化水质的作用。2、保护人类生存环境的作用休闲旅游：生物多样性是生态旅游业的基础，具美学、娱乐价值。科研：进行从基因到生态系统的各个层次的的研究。3、生物多样性的其他功能大堡礁是世界上最大的珊瑚礁区，是世界七大自然景观之一，也是澳大利亚人最引以为自豪的天然景观。大堡礁位于澳大利亚东北岸，是一处延绵2000公里的地段，这里景色迷人、险峻莫测，生存着400余种不同类型的珊瑚礁，其中有世界上最大的珊瑚礁，鱼类1500种，软体动物达4000余种，聚集的鸟类242种，有着得天独厚的科学研究条件。大堡礁水域共约有大小岛屿600多个，这些各有特色的岛屿现都已开辟为旅游区。　　　　二、我国水域生态系统的生物多样性（一）我国淡水生物多样性我国内陆水域面积约有27*104km2，占国土面积的2.8%。由于地理条件、气候条件等差异很大，我国水生生物现出极大的多样性，有部分种类还未完成全面调查，有相当数量的种类还未被发现。此外，关于水生生物物种遗传多样性方面的研究开展甚少，只见于鱼类、卤虫、河蟹等物种。淡水水域部分生物的种数种类数量淡水鱼类1000多个种和亚种轮虫已发现348种淡水桡足类已发现206种枝角类已发现162种色球藻纲已发现253种双星藻科已发现347种水生维管束植物和大型藻类已发现437个种与变种中国五个主要湖区：东部平原湖区：包括长江和淮河中下游湖群和黄河与海河下游的湖泊，如太湖、鄱阳湖，多属中营养型和富营养型浅水湖，生物种类丰富，中国习见淡水生物大多数在这里有分布。太湖有浮游植物134属，浮游动物122种，底栖动物68种，水草66种，鱼类106种；鄱阳湖有浮游植物154属，浮游动物112种，水草102种，贝类65种，鱼类122种。1、湖泊生态系统东北平原和山地湖区：以富营养型浅水湖居多，生物种数不及东部湖区丰富，如镜泊湖有浮游植物92属，浮游动物66种，底栖动物22种，水草29种，鱼类53种；扎龙湖有浮游植物50属，浮游动物62种，底栖动物6种，水草26种，鱼类21种。云贵高原湖区：湖泊类型多样，生物种类丰富。如滇池有浮游植物205个种和变种，浮游动物171种，底栖动物112种，鱼类22种；抚仙湖有浮游植物74属，浮游动物57种，底栖动物30种，鱼类28种。蒙新高原湖区：内陆盐水湖，生物种类贫乏。如博斯腾湖（矿化度1.90g/L）有浮游植物54属，浮游动物39种，底栖动物5种，鱼类21种，水草11种；乌伦古湖（矿化度3.1g/L）有浮游植物23种，浮游动物59种，底栖动物69种，鱼类18种。青藏高原湖区：湖水深，以贫氧型湖和内陆盐水湖为主，生物种类贫乏。如青海湖和纳木错湖，鱼类分别仅为6种和3种。2、河流生态系统中国主要河流鱼类特点水系类型鱼类种数代表种黑龙江寒温带100雷氏七鳃鳗、白鲑、施氏鲟黄河暖温带190裂腹鱼、条鳅、鸽子鱼等长江北中亚热带332（291）鲤科、鰣、鳗鲡、白鲟、胭脂鱼珠江南亚热带313（270）须鲫、似鱿（二）我国海洋生物多样性中国海域现已纪录物种20,278个，隶属于44门。其中鱼类占世界总数的14%，蔓足类占24%，昆虫占20%，红树植物占43%，海鸟占23%，头足类占14%。中国海24个动物门中有10个门是海洋生境特有的，海洋的物种比淡水多、比陆地少，物种数由北往南递增。中国海域既是许多热带海洋生物分布的北缘，又是一些温带海洋生物分布的南界。渤海黄海东海南海浮游植物>120368长江口64浙江261104～260浮游动物>100130长江口81浙江223北部130南部250底栖植物>100－－－底栖动物>140>200342广东河口319，粤东粤西820，海南755，广西832游泳动物>120北部219南部225长江口167浙江2031064我国四大海域物种多样性情况三、水域生物多样性面临的威胁（一）经济活动的影响1、酷渔滥捕，过度捕捞（1）鱼类：80年代长江上游的捕鱼量仅及60年代的20%，经济鱼类从50多种减到20种左右。湖北省洪湖从1959到1987年约有70种鱼绝迹，渔获物中97%为小杂鱼。我国东、黄海在20世纪50~60年代是以底层鱼类（带鱼、小黄鱼）为主，70年代初以中上层鱼类（太平洋鲱鱼）为主，随后有蓝点马鲛和鲐鱼，至80年代和90年代小型中上层鱼类（如黄鲫、鳀鱼）为主。（2）其他生物座头鲸，125000→12000；露脊鲸，50000→3000（大量捕杀前后1940-1986）在墨西哥海岸繁殖的棱皮龟1947年有42000只，至今只有300余只到海边筑巢繁殖。大海雀(1844)无齿海牛（1868）2、不合理的放养和盲目引种扁吻鱼（Aspiorhynchuslaticeps）鲤科，裂腹鱼亚科，扁吻鱼属。俗称：新疆大头鱼，中国的特产鱼类，也是世界裂腹鱼中的珍贵物种，有着极高的经济价值和学术价值。河鲈3、不当杂交我国鲤鱼的野生种群已经难以找到．许多地方品种也己不纯。多代的近亲繁殖，四大家鱼种质资源严重衰退，自然种群的鲢鱼雌鱼性成熟年龄3－4龄，平均体重4．85kg。雄鱼3龄，体重3．18kg。经过4代近交后，第5代的雌鱼2龄即普遍性成熟，平均体重仅1.25kg，平均体重0．69kg的1龄雄鱼几乎普遍成熟，同时，鱼苗的畸形率上升12．1倍，鱼病发病率增加15％，成活率下降55.1％。4、水利工程建设江河湖泊上兴建的水工建筑日益增多，这些建筑物影响洄游性鱼类和蟹等的产卵和育肥成长，使中国许多重要的水产生物，如中华鲟、白鲟、胭脂鱼的数量和生存受到威胁。福建沿海是我国文昌鱼理想的繁衍场所。1932-1956年福建省同安县捕捞面积22km2，每升沙中357条，年产量57吨。1957年厦门高集海堤建成，海况发生变化，年产量减少了40%。1986年，每升沙中只有3条，捕捞面积缩小到0.5km2，失去水产捕捞价值。阿斯旺水坝的建立致使尼罗河河口浮游生物数量明显下降，原有的47种经济鱼类剩下17种，沙丁鱼产量从建坝前的15000t（1945）较少到500t（1968），1971年附近海域沙丁鱼几乎绝迹。沙丁鱼（二）砍伐森林和围垦造田滥伐森林、垦殖山地陡坡，造成严重水土流失，河水浑浊度激增，湖库淤浅，水生生物种类、数量均减少。黄河中游汛期因含砂量过大甚至出现大群鱼被窒息而漂浮水面顺流而下的“流鱼”现象。砍伐红树林导致河口区域生产力降低，海洋生物碎屑食物减少，海岸不断被侵蚀。（三）水污染和富营养化北方河流水量小，自净能力低，污染造成的影响尤为严重。嫩江自1959年起连续多年因制糖、造纸污水大量排入，导致冬季冰下缺氧和周期性大量死鱼现象。城市污水的排入大大促进了水域的富营养化，使浮游生物种类单纯化，水草、底栖动物和鱼类激减。武汉东湖近20～30年，由于生活污水流入和发展养鱼业的影响，浮游动物从203种减到171种，底栖动物从113种减到26种。渤海：每年要接收40~60亿吨污水，由于其半封闭的，水体交换缓慢，有毒物质长期积累。目前渤海40%海区已经严重污染，全海域呈现富营养化状态，作为天然海洋渔场的功能基本丧失。黑海曾经以丰富的鱼类资源闻名于世，如今黑海80%的水体已变成动植物无法生存的“死水”，科学家预计，20年后，黑海将变成“死海”。（四）淡水水域盐碱化水域盐碱化现象在北方较为广泛，许多不耐盐的淡水生物逐渐消失，少数喜盐或耐盐种数量增长。水草和鱼类对盐碱度的耐性低于藻类和无脊椎动物，在盐碱化过程中种数将首先减少。内蒙古黄旗海50年代是一个淡水湖，以后由于入湖河水被拦截，盐碱化加剧，水草减少，鱼产量下降。1972年盐度7.8g／L，总碱度为0.53mmol／L，pH8.9，鱼类开始大量死亡，80年代已完全无鱼。（五）生物入侵福建海域发现一种原产南美洲的沙筛贝(Mgtilopsissallei)，它占据了海岸基岩及养殖设施的表面，不仅使得当地的附着生物全部消失，还因争夺饵料使人工养殖的各种贝类产量下降。海带原分布于北方的日本，现已南移成为中国亚热带海区的重要养殖种类。中华绒螯蟹（六）旅游开发破坏生物栖息地，干扰生物正常生存；采集生物标本，加速了生物资源的破坏。四、水生生物资源的保护（一）天然渔业对象的数量保护将渔业重点从天然渔业转向养殖渔业，保护渔业资源和水环境；对天然渔业比重较大的地区严格执法，规定禁渔期，保护产卵场；科学管理，控制捕捞强度。（二）种质资源保护培育新品种，保护野生种，避免近亲繁殖和不当杂交；建立生态库；精子和胚胎冷冻保存技术。（三）慎重引种驯化（四）保护栖息地，建立自然保护区1、自然保护区（NatureReserves）：通过立法以达到保护某种自然资源或具有特殊意义景观环境的特定区域。类型：自然生态系统自然保护区；野生生物自然保护区；自然遗迹自然保护区。2、理论基础岛屿生物地理学理论：S=CAZ；lgS＝lgC+z(lgA)。S—岛屿物种数；A—岛屿面积；C—单位面积种数；Z—种数与面积关系回归线斜率。6-11MacArthur的平衡说(equilibriumtheory)岛屿上的物种数目虽然是一定的，但物种本身不是固定不变的，而是有迁入和迁出的变化，是一个动态的过程。6-123、建立自然保护区的原则（Diamond，1975）①保护区面积越大越好。②单个保护区要比面积相同、但分隔成若干个小保护区好。③若干个分隔的小保护区越靠近越好。④若干个分隔的小保护区排列紧凑较好，线性排列最差。⑤有走廊连接的若干小保护区比无走廊连接的好。⑥圆形保护区比条形保护区好。保护生物学中的边缘效应保护区的中央或中心区域是可以最有效地保护物种的空间，但边缘地区由于人为干扰等原因而保护功能常受到限制。保护区面积100×100=10000m2边缘5×100×2+5×90×2=1900m2有效的保护面积有8100m2修建一条5m宽的道路横穿保护区，仅用地5×100=500m2，但因边缘效应和道路，就损失了15×90=1350m2有效的保护面积就仅有6750m2了。第二节生物入侵1、生态入侵（exoticsinvasion）：由于人类有意识或无意识地把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区，其种群不断扩大，分布区逐步稳定地扩展的过程。入侵途径：有意、无意和自然传入。紫茎泽兰JointedGoatgrassAegilopscylindricaHost羊草？上屏下屏最新资料表明，非洲蜜蜂的分布区已进入北美SpreadoftheAfricanhoneybeeinS.America巴西遗传学家科尔博士引入47只，在1957因事故逃逸了26只；每年以300/500km扩散现在数量>10亿只，已经造成1000人死亡。豚草引发皮炎和哮喘（北美）欧洲野兔“吃掉”澳洲水葫芦“闷死”滇池（南美）加拿大一枝花小龙虾威胁洞庭湖堤坝克氏原螯虾（美国）美国白蛾（1）对入侵地生物群落有不利影响破坏生态系统的稳定性；群落结构变化；生境退化；生物多样性下降；病害频发。（2）没有明显影响（3）对入侵地生态系统有积极意义2、生物入侵的生态学后果3、产生危害的原因（1）入侵物种比当地物种有更高的种群增殖力；（2）排挤掉原生物群落的关键种；（3）外来种携带各种病原体间接引起入侵地生物暴发新的病害。（4）外来物种改变当地生物的遗传多样性。（5）入侵种的迅速蔓延，使原有自然生物群落的生境退化或遭到严重破坏。4、生物入侵的对策（1）建立完善法律法规，加强外来种的管理（2）加强入境检验检疫工作，构筑防治生物入侵的天然屏障。（3）加大相关科研投入，不断提高防治的技术水平。（4）加强宣传教育、提高公众防范意识，促进各部门行动协调。（5）加强国际交流与合作，做到信息流通与共享（6）建立生物入侵的风险评估、定期检测体系。第三节引入种的生态风险分析一、我国引入种的现状引入种：人们为了让精神或物质的需求，将一些生物物种从另一地区引进到本地区称为引入种。我国是世界上引种最多国家之一。据不完全统计，60年代以来，我国已引进鱼类50余种，虾类近10种，贝类近10种，藻类10余种，已形成较大生产规模，如罗非鱼、斑点叉尾鱼回、加州鲈及南美白对虾、海湾扇贝、大菱鲆等已成为重要养殖对象。罗非鱼的引进1957年首次从越南引进了莫桑比克罗非鱼。后从境外引进了莫桑比克罗非鱼(Oreochromismossambicus)、齐氏罗非鱼(Tilapiazillii)、尼罗罗非鱼(O.niloticus)、加利亚罗非鱼(Sarotherodongalilaeus)、奥利亚罗非鱼(O.aureus)、黄边罗非鱼(O.amderson)、美丽罗非鱼(Cichlasomasp.)等7个种和红罗非鱼(尼罗罗非鱼与莫桑比克罗非鱼杂交变异种)、奥尼罗非鱼(奥利亚罗非鱼与尼罗罗非鱼杂交种)、福寿鱼(尼罗罗非鱼与莫桑比克罗非鱼杂交种)等3个杂交种。其中，尼罗罗非鱼又有苏丹、尼罗河下游、美国、吉富(GIFT)和美国等品系。中国大陆罗非鱼产量增长态势二、引入种的生态风险评估1、引入种生态风险评估的定义对引入种传入过程中产生的不确定事件进行识别、分析和处理，以最小的成本将各种不利后果减小到最低程度的科学管理技术。2、生态风险的分析程序（1）问题的形成确定生态风险评估的范围和目的的过程。生态风险评估不仅仅限于一个物种，可涉及不同的水平。（2）分析过程包括风险源评估和生态效应评估。风险源评估指对灾难本身的特征评估；生态效应评估指定量地确定增加某物的暴露强度而引起的生态效应强度及频度增加的过程。（3）风险特征化将风险源评估和效应评估综合起来，总结危害导致的生态危机的过程。（4）风险的管理制定应对生态风险评估的结果采取的对策与行动。3、引入种生态风险评估内容（1）物种分类：核实物种在风险分析地区的存在和管制情况，定殖和扩散能力及经济影响潜力，确定该物种是否符合检疫性有害生物的经济、地理和管理标准。（2）评估传入、定殖和扩散的可能性：定性和定量评估利于有害生物定殖和扩散的生态因素。（3）评估潜在的影响：商业影响、生态影响、社会影响等。4、引入种的生态风险（1）由于不同地理隔离条件下生态适应性的差异，可能造成引种失败。（2）引种可能违反国家政策法规，保护动物不能引种。（3）经济和社会效益不能满足需要，如厦门引入非洲罗非鱼。（4）有意或无意引入病源生物，导致灾难性后果（出血性败血症病毒VHSV）。（5）引入种破坏当地生态系统和生物多样性，形成生态入侵。第四节水域引种驯化的原理和原则1、阻碍物种移入非生物因素和生物因素。2、环境容纳量：水体保证引入生物的存活、种群自然增殖以及可捕群体的规格和数量的能力。（1）生态容纳量指非生物环境条件，太阳辐射能、温度、盐度、水化学因子、风力状况、生活区的宽狭、产卵场和肥育场的大小、洄游途径畅通与否及距离长短等等。（2）饵料容纳量指饵料资源的丰富程度、食物链的饱和度和分岐度，有机质的周转率等方面。（3）群落容纳量包括群落中物种的饱和程度、种群间的竞争强度和敌害的压力等等。生态系统食物关系型式（Yatta，1971）1、太阳能；2、植物；3、植食动物；4、肉食动物3、引种驯化的准则（1）地理学准则：气候特点（2）生态学准则：物种对环境的生态需求（3）生物学准则：与其他物种间的关系（4）经济学准则：经济商品质量