淡水生态系统正面临着水污染、生态入侵和生境破坏等多重环境压力,这会导致淡水生态系统结构发生变化,最直接影响是引起淡水生态系统中食物网结构特征。在人类活动和自然环境对湖泊和水库的综合影响下,极易导致水环境特征和生物群落组成出现时空异质性。然而,中国大型湖泊或水库的食物网时空异质性问题尚未得到研究,其一般特征也未见报道。本研究对洞庭湖和千岛湖食物网的时空特征进行了调查和分析,以期为水生态系统的资源的可持续提供参考。1.首先,我们假设同一湖泊或水库由于水环境的空间异质性会导致食物网出现空间差异,且初级食物源(浮游植物、底栖藻类和水生植物)可能是影响消费者营养级的主要因素。因此,我们构建了食物网空间特征的评价方法,并在有明显空间异质性的洞庭湖来验证此方法的可实施性。结果表明:各湖区食物网存在明显差异,并且东洞庭湖消费者的营养级显著高于南洞庭湖和西洞庭湖。初级食物源在各湖区贡献率的不同可能是导致不同湖区消费者营养级差异的主要原因。因此,本研究探索初级食物源在各湖区的作用,可以填补初级食物源对消费者营养级结构影响的空白;同时,也证明了本研究提出的食物网空间特征评价方法是可行的。2.在此基础上,应用此方法来探究千岛湖食物网的空间特征。由于千岛湖上游鱼种培育区和中下游水源保护区存在明显的空间异质性,因此非常有必要分湖区探索其生态系统食物网的结构特征,以便为区域尺度上解决水环境问题提供理论依据。研究结果表明:营养盐浓度、浮游动植物和鱼类密度均呈现鱼种培育区大于水源保护区;且鱼种培育区的消费者(尤其是底层鱼类)的营养级显著高于水源保护区消费者的营养级。通过对比,洞庭湖和千岛湖的优势鱼类营养级均呈现出高营养盐湖区高于低营养盐湖区的现象,且初级食物源的丰度和分布是影响消费者营养级和食物网出现空间差异的主要因素。本研究系统地展现和探讨了洞庭湖和千岛湖生态系统水环境和食物网特征的空间异质性,可以很好地为淡水生态系统的区域尺度管理提供理论支撑。3.在淡水生态系统中,水环境的季节变化同样会对食物网结构产生一定的影响。在本研究中,我们关注食物网的一个关键属性—营养级的季节变化。旨在确定是否可以通过食物源的变化来指示鱼类营养级的季节变化。由于鲢、鳙是千岛湖的优势鱼类,且其滤食浮游生物的食物链短而清晰,所以非常适用于探索滤食性鱼类营养级对食物源季节性变化的响应。根据Pearson相关性分析和结构方程模型(Structural Equation Model,SEM)可知,水温和总磷的季节性变化会影响浮游植物和浮游动物的丰度,进而通过食物链的营养级联效应直接或间接地影响鲢、鳙的营养级。根据以上发现,食物源的季节性变化可能是淡水生态系统食物网中消费者营养级时间动态的一个重要的指标。这对于理解淡水生态系统食物网的时间动态具有重要意义。4.最后,为了更全面的了解千岛湖生态系统食物网的特征,我们构建了基于生态系统模型的全湖食物网,对千岛湖食物网的有效营养级特征、生态系统能量流动和总体特征等进行了量化分析。并探讨了千岛湖生态系统现状及其历史演变规律。模型的置信指数(P指数)为0.544,数据可信度较高。千岛湖的有效营养级范围为1-3.41,与稳定同位素计算食物网的结果基本保持一致。同时,稳定同位素结果进一步证明了Ecopath模型的准确性;能量流动以牧食食物链为主(占系统总能流的56%)。反应系统内部联系复杂程度的参数,如系统联结指数(CI)、系统杂食指数(SOI)和Finn循环指数较历年降低,表明千岛湖生态系统的营养交互关系变弱,食物网趋于简单。基于以上结果,本研究给出渔业资源的调整建议,希望为渔业资源管理提供理论依据。本研究结果揭示了初级食物源丰度的时空分布是影响消费者营养级时空变化的重要因素,在淡水生态系统的食物网研究方面有一定的理论价值。本研究的结果也显示鱼类的觅食策略和群落结构同样会改变食物网的结构。同时,本研究通过构建生态系统模型,评价了千岛湖生态系统的食物网结构、发育状况和稳定性等,并提出了渔业资源调整建议,以期为渔业资源管理提供参考。