控制生态系实验

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[拼音]:kongzhishengtaixi shiyan

[英文]:controlled ecosystem experiments

在人为控制条件下,研究某一自然水生生态系的结构、功能及其变化规律的一种实验方法。又称围隔式生态系实验。利用这种装置可以从浩瀚的海洋中分离出一块完整的环境,因之也称为微宇宙。它可用来研究海洋环境科学、海洋化学和海洋生态学等领域的许多理论和实践问题。

控制生态系实验装置,最初是为了进行浮游生物自然生态研究而建立的。20世纪60年代中期以来,由于海洋污染日趋严重,污染对海洋生态系的影响成了人们关注的新课题,开展了现场调查和室内模拟实验。但室内实验大多是用单一生物种类、单一污染物进行,所用污染物浓度偏大、时间又短,所得结果难以解释自然界的实况。现场调查,又因自然因素复杂多变,除了灾害性污染事故外,很难区分污染和自然因素对生态系的影响。为了阐明慢性污染对生态系的影响,必须有新的实验方法和装置。1972年,控制生态系污染实验(简称CEPEX)被正式列入国际海洋考察十年研究规划中,美国、加拿大、日本等国,利用建在加拿大维多利亚萨尼奇内湾的CEPEX 装置,开展了外加污染物汞、铜、铅、石油等对实验装置中自然生态系结构影响的研究工作。随后有更多的国家建立了类似的实验装置,除继续进行有关污染实验外,还进行了海-气介面、水-沉积物介面相互关系、化学海洋学和生物海洋学等的研究。中国国家海洋局第三海洋研究所、山东海洋学院和厦门大学等单位同加拿大科学家合作,于1984~1987年在厦门进行围隔式生态系实验工作。

围隔式实验装置有多种型别,但目前最流行的是用乳白色、透明、柔软、无毒的聚乙烯制的大塑料袋装置(见图)。能装水几十吨到2000多吨不等,在污染的研究方面,以盛水60吨的装置较普遍。

实验装置,通常安放在风浪较小,海流流速较低,水较深,远离污染源、且对该海区的自然生态系已有一定了解的水域。

实验方法大致是:将塑料袋及其元件运到指定海区后,由潜水员将塑料袋由下往表层拉起来,其中应尽量保证各水层生态结构的完整性;在加入污染物前,先对袋内生物种类及理化因子进行测定,新增污染物后,再定期观察和测定。实验周期一般视实验生物的生活周期及其世代而定。

目前所用的这些实验装置都将内外水体隔开,缺乏正常的平流、紊流和盐度等自然变化,系统内动植物也不能象正常情况下活动,所以实验获得的结果尚不能完全反映自然条件下生态系的动态;大型实验装置经费昂贵,对实验现场条件要求也高。除应继续改进实验装置外,还应根据研究课题实际需要选择尽可能小的装置。

参考书目

George D.Grice, Michael R. Reeve, Marine Mesocosms Biological and Chemical Research in Experimental Ecosystem, Springer-Verlag ,New York,1982.

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