[发明专利]气候变化背景下海洋潮间带生态环境模拟系统及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一类特殊生态环境的模拟系统及其应用。

背景技术

全球气候变化显著影响地球生态系统。海岸带承载着地球50％以上人口，世界70％的年GDP产生于此，因此研究气候变化对近岸海洋生态环境系统的影响是焦点问题。然而气候变化和近岸海洋生态系统都是极大尺度的，并且气候变化趋势虽已明确、但这种趋势在将来产生怎样影响是未知的，因此如何模拟研究气候变化对近岸海洋生态环境系统的影响是人类必需解决的问题。

全球气候变化及其对近岸海洋生态环境的影响主要有：大气中CO₂浓度升高及其导致海水pH值降低(即海洋酸化)；大气中CO₂浓度升高导致的全球气候变暖使海水温度升高、海平面上升；大气中CO₂浓度升高破坏大气中的臭氧，导致地球表面太阳紫外辐射水平升高(《海洋生态学》2009)。潮间带处于近岸海洋生态系统中承上启下的位置，每天面对海水涨潮、落潮，潮间带海洋生物处于海水浸没和暴露于空气的交替变化之下，因此气候变化对潮间带生态系统的影响既复杂、但又必需掌握。建立全球气候变化背景下潮间带海洋生态模拟系统，是人类研究近岸海洋生态环境系统、进而研究全球气候变化对近岸海洋生态环境系统影响的理想途径。现有技术中多针对单一气候变化因子的影响开展研究，该类研究并不能真实有效地反应出气候变化的综合影响。本发明旨在针对本领域现有研究现状，建立一种可用于模拟全球气候变化背景下海洋潮间带生态环境的系统，并将其应用于相关考察中。

发明内容

本发明所述的气候变化背景下海洋潮间带生态环境模拟系统由模拟生态系统I、气体循环系统II及液体循环系统III组成；系统承载水槽用于构建模拟生态系统I；系统承载水槽、缓存水槽、气囊及串联三者的气体管路组成气体循环系统II；系统承载水槽、缓存水槽及连接二者的液体管路组成液体循环系统III；

所述的系统承载水槽侧壁设置进水通孔，相对侧壁设置高潮位溢流通孔和低潮位溢流通孔；缓存水槽侧壁相对设置进水通孔和出水通孔；

液体管路连接系统承载水槽和缓存水槽，其靠近系统承载水槽的一段分支为高潮位溢流管和低潮位溢流管，分别开口于系统承载水槽侧壁的高潮位溢流通孔和低潮位溢流通孔；液体管路上设置潮位调节阀；液体管路另一端开口于缓存水槽侧壁的进水通孔；液体管路上安装蠕动泵；

液体管路连接系统承载水槽和缓存水槽，分别开口于系统承载水槽侧壁的进水通孔和缓存水槽侧壁的出水通孔；液体管路上安装蠕动泵；

气体管路分别连接系统承载水槽与气囊、气囊与缓存水槽，以及缓存水槽与系统承载水槽；气体管路在水槽上的开口的位置均高于两个水槽中预设最高水位的位置。

本发明另一方面提供模拟气候变化背景下海洋潮间带生态环境系统的方法，所述方法使用本发明所公开的生态环境模拟系统，包括如下步骤：

①向系统承载水槽和缓存水槽中注入按设定条件制备的海水，连接系统承载水槽、缓存水槽及液体管路，组成密闭的液体循环系统III；

②向气囊中注入按照设定条件制备的气体，连接系统承载水槽、缓存水槽、气囊及气体管路，组成密闭的气体循环系统II；

③打开气体管路上的所有气体阀门，使整个气体循环系统II内气体扩散平衡；

④按照设定的高潮位/低潮位条件选择打开阀门或阀门，并打开液体管路上的所有其它阀门，开启蠕动泵，调节其流量为设定流量，使液体循环系统III内海水循环起来；

⑤根据所需模拟的潮间带海水涨落特征，交替开启/关闭潮位调节阀，并调整蠕动泵的流量。

使用上述本发明的气候变化背景下海洋潮间带生态环境模拟系统及相应方法，可以成功地在可控条件下重复构建所需要的潮间带生态环境，并可成功模拟变化气候条件下的潮间带生态环境，以利用进一步对此类生态环境的研究和开发利用。具体来看：

(1)本发明模拟潮间带的涨潮、落潮的生态系统，能够更准确、真实地反映潮间带的实际情况，如潮间带某些固着生长的生物在落潮时会暴露于空气中、在涨潮时浸没在海水中，这在现有的技术或方法中没有实现。

(2)气候变化对近岸海洋生态环境的影响主要有大气中CO₂浓度升高、海水酸化(即随大气中CO₂浓度升高而导致的海水pH值降低)、海水温度升高、太阳紫外辐射增强等。本发明的系统及方法可用于考察这几种主要影响因子同时作用于潮间带海洋模拟生态环境系统的效果。

附图说明

本发明附图2幅，其中：