河道与湖泊生态需水实践：生态演变分析法

由于湖泊生态系统的复杂性和湖泊生态资料的缺乏，现有研究水平还无法建立水分与湖泊生态结构和功能的定量关系，难以准确确定生态稳定与否的临界点。本节从湖水和湖泊生态演变的关系着手，研究适宜生态需水的计算方法。

当湖泊在天然状态下或水量小幅减少时，湖泊生态结构完整，物质和能量流动畅通，系统功能正常，生产力高。

当湖泊水量减少时，生态位较窄的水生物种开始不适应水生环境的变化，种群的生理受到缺水的限制，生物数量降低。这样造成生态系统二级结构产生变化，包括物种数量比例改变、种群数量丰富度变化等，这些变化直接造成营养关系的破坏，包括分解者种群结构的改变，物质和能量流受阻，表现为生态系统功能下降，生产力降低。但是，此时关键物种仍然存在，食物链并未发生变化，生产力保持在相当水平。

当湖泊水量进一步减少时，生态位较宽的物种生理活动也受到限制，数量下降。对生态位较窄的物种，像繁殖这样对水量要求高的生理活动将不能进行。这样造成物种消亡，食物链受到破坏，关键物种消失，整个生态系统的结构完全被破坏，物质和能量流被破坏，功能显著下降，生产力大幅降低。

综上所述，随着湖泊生态系统用水量的不断减少，其生态系统经历了三个时期：①高产期，湖泊生产力高，生态结构稳定，食物链完整，功能正常。②稳定期，湖泊生产力有所降低，二级生态结构变化，食物链完整，功能下降。③退化期。湖泊生产力大幅降低，一级结构被破坏，食物链被损坏，功能显著下降。湖泊生态用水与生态系统稳定关系如图4.6所示。稳定期与退化期的临界状态即为生态稳定临界状态。(www.xing528.com)

图4.6　湖泊生态用水与湖泊生态系统稳定关系示意图

生态稳定临界状态相应的生态需水即为适宜生态需水，相应的水位即为适宜生态水位。这种确定适宜生态需水的方法称为生态演变分析法。

鱼类是湖泊生态系统的顶级生物，对其他类群的存在和丰度有着重要作用，这即是鱼类在水生态系统中的下行效应。同时，其他类群的存在和丰富度对鱼类的存在和丰富度产生着影响，即所谓的上行效应。鱼类的结构和生产力可以全面反映湖泊生态系统的结构和生产力。因此，在湖泊生态系统演变分析中，将鱼类的结构和生产力作为湖泊生态系统结构和生产力的指标。