黄海动力过程对生物生产支持与调节机制的数值研究

海洋动力学过程对近海生态系统的食物产出功能起着重要的支持和调节作用，海洋动力过程与生物生产过程的耦合研究是海洋科学交叉研究的发展趋势，是从现象相关到过程关联的必然，由此可以深化对海洋资源波动机制的认识，细化近海生态系统食物产出的可持续策略。本课题拟以数值模型为主要研究手段，在黄海物理环境特征、生态系统结构及生物关键种生命活动研究成果的基础上，建立浮游植物水华模型，结合黄海生物关键种的生活史，分别建立生物－物理耦合的、以个体发育为基础的中华蜇水蚤和鳀鱼种群动力学模型，了解环流输运、湍流混合、跃层/锋面、冷水团生消等对浮游植物水华发生、维持、消亡过程，浮游动物春末旺发、蛰伏度夏、秋季向岸移动循环，鳀鱼产卵、索饵、越冬洄游、早期补充和资源波动的影响机制，为在生态系统水平进行近海生物资源管理提供一个科学依据。

海洋动力学过程对近海生态系统的食物产出功能起着重要的支持和调节作用。本项目以数值模型为主要研究手段，在黄海物理环境特征、生态系统结构及生物关键种生命活动研究成果的基础上，建立了浮游植物水华模型、中华哲水蚤种群动态模型、基于个体发育的鳀鱼模型三个数值模型，并在初级生产模型的基础上建立了微食物环模型，上述模型的结果抓住了黄海生态系统时空变化的主要特征。通过分析模型结果和设计敏感性实验，分析了动力过程对水华触发、中华哲水蚤和鳀鱼种群的影响，得到的主要结论如下：（1）黄海和东海内陆架，冬末春初，光照，温度和水体稳定度对于水华的触发起关键作用，而春末夏初，则是营养盐水平限制了浮游植物的生长。东海外陆架大部分海域，对于浮游植物的生长，营养盐水平起关键控制作用。长江口外区域，水体中悬浮物的分布通过控制浮游植物光和作用有效光强限制浮游植物生长。（2）较高的温度与持续时间较短的层化分别通过提高春季种群的能量积累与减小滞育期间的能量消耗两方面的影响，提高了滞育期间中华哲水蚤种群的丰度与生物量；春季饵料环境的改变只能对春、夏季种群产生影响，对冬季种群影响不明显，种群的度夏过程起到了一个将种群同步化的作用；春季饵料持续补充时间能够影响中华哲水蚤种群对饵料能量的利用，对滞育期种群变动的影响也最明显。（3）对1龄鳀鱼，当黄海暖流弱于气候态平均时，生长不会受到明显的影响；当黄海暖流强于气候态平均时，生长加快。造成上述结果的一个可能的原因是，当黄海暖流较强时，鳀鱼越冬场北移，越冬场与产卵场距离缩短，次年春季，鳀鱼进行产卵洄游时，可以较快的进入温度和饵料条件较为适宜的产卵场，从而获得较快的生长。对2龄鱼，当黄海暖流弱于气候态平均时，鳀鱼的生长加快；当黄海暖流强于气候态平均时，鳀鱼的生长略有减缓，这主要是受饵料控制。3龄以上鳀鱼所受影响相对较小，这主要是由于游泳能力的增强，鳀鱼受环境的影响减小所致。