海州湾鱼类群落关键种识别及其生态功能和调控机制研究

Keystone species are defined as species that play a critical role in the biotic community. Extinction or disturbance of keystone species will trigger a chain reaction, such as the decline of biodiversity and even the collapse of an ecosystem. Studies on the keystone species will have great significance for the investigation of community stability, biodiversity maintenance and ecosystem degradation mechanism. However, the research on this field is still at the starting stage presently. The identification methods of keystone species need to be improved, and the ecological function of keystone species and their regulation mechanism in the biotic community and ecosystems remain poorly understood. This project plans to select the fish community of Haizhou Bay as an object to study the identification of keystone species and their ecological function and regulation mechanism. We propose to identify the keystone species by evaluating both the structural and functional importance of those species for the first time, based on topological network analysis and ecological model construction. The ecological function of those keystone species will be synthetically analyzed. By comparing with historical data and model dynamic simulation, we will examine the regulatory role of keystone species in the community stability, biodiversity, ecosystem structure and function, and so on. This study will help to reveal the ecological function and roles of keystone species, and promote further understanding of their regulation mechanism, which will provide scientific basis for the fishery resources maintenance and ecosystem restoration in Haizhou Bay, and provide theoretical support for the implementation of Ecosystem-based Fishery Management (EBFM).

关键种是指在生物群落中起关键作用的物种，它们的灭绝或扰动会引起连锁反应，导致生物多样性下降，甚至生态系统的崩溃。开展关键种领域的研究，对于深入探讨群落稳定性、生物多样性维持机制以及生态系统退化机理等具有重要意义。目前，国内外在关键种领域的研究尚处于起步阶段，关键种的识别方法有待完善，对关键种的生态功能及其在生物群落和生态系统中发挥的调控作用仍知之甚少。本项目拟选择海州湾鱼类群落作为研究对象，基于拓扑网络分析和生态模型构建，首次提出结合结构重要性和功能重要性两个方面识别关键种，并综合分析其生态功能；通过与历史资料比较和模型动态模拟，分析和探讨关键种在维持海州湾鱼类群落稳定性、多样性以及生态系统结构和功能等方面发挥的调控作用。本研究将有助于揭示关键种的生态功能和作用，促进对关键种调控机制的深入解析，为海州湾渔业资源养护和生态系统修复提供科学依据，为实施基于生态系统的渔业管理提供理论支撑。

关键种是指在生物群落中起关键作用的物种，它们的灭绝或扰动会引起连锁反应，导致生物多样性下降，甚至生态系统的崩溃。开展关键种领域的研究，对于深入探讨群落稳定性、生物多样性维持机制以及生态系统退化机理等具有重要意义。目前，国内外在关键种领域的研究尚处于起步阶段，关键种的识别方法有待完善，对关键种的生态功能和调控作用仍知之甚少。为此，本项目选择海州湾渔业生物群落作为研究对象，结合拓扑网络分析、SURF指数、加权营养域重叠指数和生态模型构建等方法识别关键种，综合分析其生态功能，并通过模型动态模拟等方法，分析和探讨关键种在维持海州湾食物网结构和稳定性等方面发挥的调控作用。研究发现，关键种在海州湾食物网中占有重要位置，随着关键种数量的减少，食物网复杂性和稳定性都会降低，更易受到外界扰动的影响，且重要性排序较高的物种波动对食物网整体结构和其它物种的影响更大。本研究还发现，单个关键种的数量波动对生态系统和其它渔业生物的影响较小，但两个及以上关键种的数量同时变动，则会引起生态系统和其它渔业生物发生较大的波动。针对以往关键种识别方法的不足，本研究首次提出基于加权营养域重叠指数解析食物网中物种的独特性，以及基于改进的SURF指数识别食物网中的关键捕食者，为关键种甄选提供了新的方法和视角。此外，本研究还解析了海州湾鱼类群落的营养结构及其动态变化，阐明了海州湾食物网结构、复杂性和能量流动特征，揭示了主要鱼类种间关联性和共存模式，阐释了小黄鱼、星康吉鳗、长蛇鲻等关键鱼种的摄食生态、时空分布特征、营养生态位以及种群动力学特征等。通过上述一系列相关研究，将有助于揭示关键种在维持生物群落稳定、食物网结构和生态系统特征等方面发挥的生态功能和作用，促进对关键种调控机制的深入解析，为海州湾渔业资源养护和生态系统修复提供科学依据，为实施基于生态系统的渔业管理提供理论支撑。