【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生态网络分析，具体涉及一种基于脂肪酸和生态网络分析解析闸坝对河流食物网影响的方法。
技术介绍
1、闸坝是威胁全球水生生态系统的主要人类建筑之一，全球已有百分之六十以上的河流因各种如防洪、水力发电等目的而筑坝。目前已有研究表示，闸坝的建设和运营会影响河流的纵向连通性和横向连通性，改变河流流量、热状况和沉积物运输等，其影响会延伸到生态方面并产生较大的物种-生态系统水平变化。虽然这些变化对藻类、底栖动物和鱼类等物种产生的负面影响已经存在较完善的记录，但是生态系统的结构与功能是生态学研究的重点方向之一。在生态系统研究的层面，闸坝对河流生态系统的影响仍然知之甚少、难以表征。
2、作为生态系统的一种可视化表达，河流食物网可以将河流生态系统的物质循环、能量传递过程进行量化分析，有效反映在闸坝影响下河流生态系统的多样性、结构性和功能性等产生的变化。在生态系统的能量流动调节和功能维持方面，食物网发挥着关键作用，从食物网的角度分析评估闸坝对生态系统中河流食物网的综合影响的方法前景广阔。食物网包括物种组成与营养结构，在空间层面，生物捕食者与猎物之间的相互作用是食物网的核心；在时间层面，食物网结构对生物地球化学和水文胁迫存在较高的敏感度。
3、生态网络分析是通过r语言软件平台的rstudio软件的程序包fluxweb使用物种脂肪酸信息、物种营养级、种间能量通量所构建的生态网络图对生态系统进行分析的技术。r语言是一种用于统计分析、图形显示的编程语言，程序包fluxweb是一套以食物网能量通量计算为核心的产品，输入参数
4、由于生物量通常使用物种种群的总重量表示，其中包含了生物体内消化道中所含猎物食物的重量，这部分食物重量存在较大的时空差异，只能片面局限的反映物种接近采样时间的捕食情况，不能在时间角度与空间角度上全面了解食物网的结构。对于水生食物网中部分个体体型较小的生产者通常含有较低的生物量，却是部分消费者的重要食物来源与营养支撑。因此，在河流食物网中，部分小型物种对食物网结构复杂程度和能量支撑等具有重要效果，需要使用脂肪酸表示的营养浓度分析闸坝对河流食物网的影响，不能简单的用误差较大的生物量表示的营养数量进行分析评估。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中采用生物量计算节点大小不准确，导致构建的生态网络图及其解析闸坝对河流食物网的影响结论存在偏差的问题，提供一种基于生态网络的闸坝上下游河流食物网的影响解析方法。
2、该方法基于长链不饱和脂肪酸种类和含量进行节点大小与节点间链接宽度计算，使用野外实地采样获取的物种种类、物种数量、物种种间捕食关系和计算好的节点大小与节点间链接宽度构建生态网络图。由于长链不饱和脂肪酸通常只能由生产者合成，其种类和含量对生物的生长、发育和繁殖的影响较大，而消费者的合成能力有限，必须通过捕食关系摄入食物资源中的长链不饱和脂肪酸，所以长链不饱和脂肪酸可以用于评估水生食物网中食物资源与消费者的营养浓度。相较于具有时空局限性的生物量，长链不饱和脂肪酸在反映生物体营养浓度和生长状态等方面具有更好的长期追踪性和准确性，故使用脂肪酸数据进行生态网络分析可以提高生态网络分析解析闸坝对河流食物网影响结果的准确性。
3、具体的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于脂肪酸和生态网络分析解析闸坝对河流食物网影响的方法，该方法包括：
4、(1)根据闸坝上下游河流食物网的各物种的长链不饱和脂肪酸信息，计算生态网络图中的节点大小；
5、(2)根据节点大小，以及营养类群种间捕食关系、节点颜色、节点间链接宽度、链接箭头大小和营养传递效率，构建闸坝上下游河流食物网的生态网络图；
6、(3)解析闸坝对河流食物网影响，包括：
7、基于计算闸坝上下游生态网络图中每个营养类群物种代表的节点面积总和与闸坝上下游对应节点面积总和之差，分析闸坝对河流食物网中关键物种的影响；
8、以及，基于计算闸坝上下游生态网络图中每个营养类群的食物资源节点数量和消费者节点数量，分别分析闸坝对流域内河流生态系统食物网的稳定性、脆弱性的影响。
9、进一步的，单个物种和单个营养类群的节点面积总和在所有节点面积总和中的占比越大，其对应的物种和营养类群对河流食物网的影响程度越高；节点面积总和之差在所有节点面积总和中的占比越大，其对应的物种受闸坝的影响越大。
10、进一步的，食物资源节点数量、消费者节点数量越多，代表食物资源种类、消费者种类越多，河流生态系统食物网的稳定性越高；反之，河流生态系统食物网的脆弱性越高。
11、进一步的，节点大小的计算方法包括：
12、获取闸坝上下游河流食物网的各物种的长链不饱和脂肪酸信息；长链不饱和脂肪酸为：二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,dha)、二十碳五烯酸
13、(eicosapntemacnioc acid,epa)、α-亚麻酸(α-linolenic acid,ala)、亚油酸(linoleic acid,lin)、花生四烯酸(arachidonic acid,ara)、细菌脂肪酸(long-chainsaturated fatty acids,bafa)中的一种或多种；
14、基于各物种的长链不饱和脂肪酸信息，确定生态网络图中的节点大小，以可视化各物种的长链不饱和脂肪酸含量代表的营养浓度含量大小；
15、
16、其中，size为节点大小，ci为物种i的平均脂肪酸含量，nod_max为物种i的个体最大脂肪酸含量，v_scale为可根据生态网络分析图绘制效果而自定义的常数，v_min为节点最小大小。
17、进一步的，链接宽度的计算方法包括：
18、获取闸坝上下游河流食物网的各物种的长链不饱和脂肪酸信息；
19、基于各物种的长链不饱和脂肪酸信息，确定生态网络图中的链接宽度，以可视化各物种之间用长链不饱和脂肪酸含量代表的能量传递通量大小；
20、
21、其中，wide为链接宽度，e为物种i含有的活化能，e_max为物种i的个体最大活化能，e_scale为可根据生态网络分析图绘制效果而自定义的常数，e_min为链接最小宽度。
22、进一步的，食物资源中落叶和植被传递给植食性消费者的营养传递效率为0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于脂肪酸和生态网络分析解析闸坝对河流食物网影响的方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的解析方法，其特征在于，单个物种和单个营养类群的节点面积总和在所有节点面积总和中的占比越大，其对应的物种和营养类群对河流食物网的影响程度越高；节点面积总和之差在所有节点面积总和中的占比越大，其对应的物种受闸坝的影响越大。
3.根据权利要求1所述的解析方法，其特征在于，食物资源节点数量、消费者节点数量越多，代表食物资源种类、消费者种类越多，河流生态系统食物网的稳定性越高；反之，河流生态系统食物网的脆弱性越高。
4.根据权利要求1所述的解析方法，其特征在于，节点大小的计算方法包括：
5.根据权利要求1所述的解析方法，其特征在于，链接宽度的计算方法包括：获取闸坝上下游河流食物网的各物种的长链不饱和脂肪酸信息；
6.根据权利要求1所述的解析方法，其特征在于，食物资源中落叶和植被传递给植食性消费者的平均营养传递效率为0.40，食物资源中着生藻类和浮游植物传递给植食性消费者的平均营养传递效率为0.77，消费者传递给肉食性消
7.根据权利要求1所述的解析方法，其特征在于，物种的主要营养类群包括：着生藻类、落叶、植被、浮游植物、浮游动物、底栖动物、鱼类；其中，着生藻类、落叶、植被、浮游植物构成营养类群中的食物资源。
8.根据权利要求1所述的解析方法，其特征在于，生态网络图的构建，具体为：获取闸坝上下游河流食物网的营养结构；
9.根据权利要求5所述的构建方法，其特征在于，基于营养类群的物种数量与种间捕食关系数量，确定闸坝上下游的生态网络图中节点数量与节点间的链接数量，具体包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于脂肪酸和生态网络分析解析闸坝对河流食物网影响的方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的解析方法，其特征在于，单个物种和单个营养类群的节点面积总和在所有节点面积总和中的占比越大，其对应的物种和营养类群对河流食物网的影响程度越高；节点面积总和之差在所有节点面积总和中的占比越大，其对应的物种受闸坝的影响越大。
3.根据权利要求1所述的解析方法，其特征在于，食物资源节点数量、消费者节点数量越多，代表食物资源种类、消费者种类越多，河流生态系统食物网的稳定性越高；反之，河流生态系统食物网的脆弱性越高。
4.根据权利要求1所述的解析方法，其特征在于，节点大小的计算方法包括：
5.根据权利要求1所述的解析方法，其特征在于，链接宽度的计算方法包括：获取闸坝上下游河流食物网的各物种的长链不饱和脂肪酸信...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘茗，郭芬，黄娟，吴思泳，李飞龙，高伟，张远，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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