大亚湾生态系统演变过程与驱动机制

近海生态系统是缓解我国资源环境压力，实现我国海洋经济发展战略的核心区域。在人类活动和气候变化的共同影响下，我国近海生态系统，尤其是半封闭海湾出现明显的结构变化和功能退化，极大地影响了生态系统的服务和产出功能。选取受多重压力影响而导致生态系统快速退化的典型半封闭海湾- - 大亚湾作为研究对象，在整合分析近30年历次大亚湾海洋生态环境综合调查数据的基础上，构建大亚湾生态系统ECOPATH模型，研究大亚湾生态系统的营养结构和能量流动特征，比较不同时期大亚湾生态系统统计学特征参数的变化，揭示该生态系统发育特征，并预测其演变趋势；通过动态模型ECOSIM，模拟长时间序列的营养盐和捕捞压力对生态系统的影响及反馈，阐明海湾生态系统结构对多重压力的响应机制。本研究有助于揭示半封闭海湾生态系统演化的过程及驱动机制，为受损的海湾生态系统修复和重建提供科学依据。

本项目研究了大亚湾生态系统的演变过程，构建了ECOPATH模型和健康评价模型，初步揭示了大亚湾生态系统对典型人类活动的响应机制。主要结果如下：（1）大亚湾2012年氮磷比则从1.38:1升高至64.18:1，营养盐限制因子已由氮限制转变为磷限制，处于中营养水平。浮游植物群落组成趋向小型化。浮游动物和底栖动物生物量呈上升趋势，但群落组成变化明显，2008—2012年后底栖甲壳类完全退出优势种的行列。大亚湾游泳生物的渔获率总体呈下降趋势，优势种呈小型化和低值化。（2）构建了大亚湾生态系统的ECOPATH模型，并通过模型分析了大亚湾生态系统的食物网结构、能量流动和系统的总体特征。结果表明，大亚湾生态系统以捕食食物链为主要能流通道，初级生产者是系统能量的主要来源。各功能群的营养级范围为1—4.03，平均能量转换效率为10.9%。综合表明2011—2012年大亚湾生态系统处于不成熟阶段。同时还比较了1980s、2000s、2010s这3个时期的Ecopath模型统计学参数，1980s大亚湾生态系统最稳定，其次为2010s，而2000s大亚湾生态系统受人类活动影响最为剧烈。（3）以海洋生态系统的压力—结构—响应框架模型为基础，从压力指标、结构指标、响应指标等几个方面构建了海湾生态系统健康评价的指标体系，提出了基于GIS的海湾生态系统健康综合指数法，对1980s和2010s两个时期大亚湾的生态系统健康状况进行评估。结果表明，1980s大亚湾生态系统健康综合指数平均值为0.88，健康状态整体处于“很好”水平；4个季节中最低健康等级出现的区域多在马鞭洲东部海域。2010s大亚湾生态系统健康综合指数平均值为0.72，健康状态处于“较好”水平，但面临着向“临界”状态转化的危险；健康薄弱区域已经由马鞭洲东部海域转移至大鹏澳和桑洲以西海域。（4）以石化排污为例，初步研究了大亚湾生态系统对典型人类活动的响应机制。构建了由理化环境、生物群落结构、生态系统功能等3大类26个指标构成的大亚湾石化排污海域生态系统健康评价模型，并首次将游泳生物指标包括在内，完全涵盖了该区域生态系统的功能组份。结果表明，2011—2012年，大亚湾石化排污海域生态系统健康综合指数，整体表现为丰水期（0.808）高于枯水期（0.767），底栖生物和浮游植物多样性综合指数是影响该海域生态系统健康的主要负面因子。