周末去爸爸的朋友家玩，被叔叔家的一个大鱼缸吸引了。里面有山、有水、有树、有鱼美丽极了。叔叔说这是模拟大自然河流中的生物搭建的一个水草生态平衡系统。可是如何搭建这样的生态平衡系统？水、草、鱼之间如何建立平衡关系？通过走访专业人士、上网收集数据，对每类信息进行分类比较，计算水、草、鱼等共存的相关数据，调整不同的比例，从而建构数学模型，解决在家构建小型水草生态系统的问题。我也很想自己在家也拥一个这样的鱼缸。
周末和爸爸妈妈一起去逛水族馆，被水族馆中搭建的水草鱼缸吸引，很想自己在家也拥一个这样的鱼缸，搭建一个水草生态系统，让大自然能触手可及。可是水、草、鱼都是有生命的，如何让水、草、鱼之间建立平衡关系？如何计算来量化他们之间的关系是解决这个问题的关键，我对此产生了浓厚的兴趣开始着手进行了解。
水草作为初级生产者，直接或间接为水生动物提供食物基础，也为水生动物提供产卵、栖息的场所；水草与藻类竞争营养物和光照，可以很好地抑制藻类的繁殖，增加透明度；水草还为水底的微生物提供氧气，促进其代谢降解活动，并减少水体扰动所带来的底泥营养盐释放。草型湖泊良好的透明度又为水草的进一步生长提供条件，水草和透明度相互促进形成良性循环，使湖泊维持在一个健康的“稳态”状态。水塘中的生物为水草提供营养，但过量的营养物最终使得浮游藻类得以大量生长，致使沉水植物因水下光照条件不足而消亡。水草凋亡后会产生两种后果：
①水草凋亡后，其体内存有的氮磷营养将很快释放到水里，在水里的氮可通过反硝化以气体的形式离开湖泊，而磷只能留在水里，进一步促进浮游藻类的大量繁殖而增加水体的浊度、阻碍沉水植物的恢复；
②水草凋亡后，依赖水草生活的螺类和昆虫等底栖动物大幅减少，而生活在底泥中的底栖动物将明显增加，以这些动物为食的鱼类对底泥的扰动加强而提高水体的浊度，再加上没有水草后风浪作用和底层鱼类可轻易扰动底泥而降低水体透明度。
明白了河流生态系统运行的原理，我们就可以在家搭建自己的水草缸。首先要准备好材料：鱼缸、水、水草、鱼、泥、可是他们之间的用量多少，如何才能共建生态平衡让生物们共处我觉得还需要进一步分析。
接下来我开始我的实验，我从河里捞了些小鱼开始喂养，发现小鱼一两天就死去，又过了几天，缸里的草也发黄、烂根逐渐死亡。整个系统出现了问题。究其原因和水草的生活习性有关，水草通过光合作用吸收CO2呼出氧气供鱼呼吸。通过上网查阅资料我了解到由于水草缸的用水多数来自自来水，这种水的二氧化碳含量通常在3mg/L左右。而水草要进行光合作用需要至少15mg/L，因此需要提供CO2气瓶为水草提供养分。有了氧气还需要阳光，鱼缸对灯光的要求与水量多少有关，以荧光灯管为例：每升水量约需水草灯的瓦数为0.3～0.5W。水的溶氧和温度有关，20度情况下饱和溶解氧是9mg/L左右。水中有大量藻类植物生长时，其光合作用释出的氧可使水中溶解氧呈过饱和状态可达2-3倍。水草提供的氧气又是鱼类呼吸必不可少的条件。以1尾1厘米的一般观赏鱼为例，对溶氧的要求在4毫克／升。水草提供的氧气要足够鱼缸里小鱼呼吸。
但我有个疑问，之前这个鱼缸养10多尾鱼都有困难，养480尾根本不可能。我再次去寻找答案。通过调查发现鱼多以后会排放大量的氨氮，而鱼缸里的氨氮标准个值越接近0最好，最多不超过0.02ppm。超过后鱼就不能存活。由于这是一个动态系统受水草光合作用及循环系统的干扰不好计算，只有通过实验来完成。我在鱼缸里先加入10尾鱼，以后每周添加3尾并用氨氮试纸测试鱼缸的氨氮浓度做好记录，发现前4周都能稳定在0，第5周鱼缸氨氮浓度明显增加。81L的鱼缸最多能喂22条鱼，因此我通过实验发现鱼缸里每升可养3.7尾鱼左右。 于是我修正了我的模型。
哈哈，结果出来了！没想到复杂的生态系统通过对养殖工具的量化分析，建立模型，能帮助一个像我这样的小白快速完整水草生态系统的构建，确实数学帮了我们的大忙。
可是如果水体增加又如何进行构建呢？根据上面的数据我调查了世面上比较常见的鱼缸尺寸，并合折算出他们构建良性生态系统所需的条件，希望能帮到哪些也想养鱼的人。
我把我的实验数据给妈妈看，妈妈提醒我，我们收集的数据信息是有限的，而且生态系统受周围环境参数的变化而变化。我们是在一个温度、水草、泥土（肥料）、光照一定的情况下得出的数据。并且不同的生物对氧气、温度等需求不同因此不能一概而论。不过这个模型能给初次在家喂鱼的人提供很好的参考，让他们不像我最开始那样手足无措。现在都是大数据时代，如果大量收集数据信息的基础上，进行分析、比较，并运用计算机建立模型计算出结果将更加完善。我们经历的就是这样一个过程，只不过数据信息量不同而已。看来数学的运用真是方便了生活，提高了效率。
摘要：周末去爸爸的朋友家玩，被叔叔家的一个大鱼缸吸引了。里面有山、有水、有树、有鱼美丽极了。叔叔说这是模拟大自然河流中的生物搭建的一个水草生态平衡系统。可是如何搭建这样的生态平衡系统？水、草、鱼之间如何建立平衡关系？通过走访专业人士、上网收集数据，对每类信息进行分类比较，计算水、草、鱼等共存的相关数据，调整不同的比例，从而建构数学模型，解决在家构建小型水草生态系统的问题。我也很想自己在家也拥一个这样的鱼缸。
周末和爸爸妈妈一起去逛水族馆，被水族馆中搭建的水草鱼缸吸引，很想自己在家也拥一个这样的鱼缸，搭建一个水草生态系统，让大自然能触手可及。可是水、草、鱼都是有生命的，如何让水、草、鱼之间建立平衡关系？如何计算来量化他们之间的关系是解决这个问题的关键，我对此产生了浓厚的兴趣开始着手进行了解。
水草作为初级生产者，直接或间接为水生动物提供食物基础，也为水生动物提供产卵、栖息的场所；水草与藻类竞争营养物和光照，可以很好地抑制藻类的繁殖，增加透明度；水草还为水底的微生物提供氧气，促进其代谢降解活动，并减少水体扰动所带来的底泥营养盐释放。草型湖泊良好的透明度又为水草的进一步生长提供条件，水草和透明度相互促进形成良性循环，使湖泊维持在一个健康的“稳态”状态。水塘中的生物为水草提供营养，但过量的营养物最终使得浮游藻类得以大量生长，致使沉水植物因水下光照条件不足而消亡。水草凋亡后会产生两种后果：
①水草凋亡后，其体内存有的氮磷营养将很快释放到水里，在水里的氮可通过反硝化以气体的形式离开湖泊，而磷只能留在水里，进一步促进浮游藻类的大量繁殖而增加水体的浊度、阻碍沉水植物的恢复；
②水草凋亡后，依赖水草生活的螺类和昆虫等底栖动物大幅减少，而生活在底泥中的底栖动物将明显增加，以这些动物为食的鱼类对底泥的扰动加强而提高水体的浊度，再加上没有水草后风浪作用和底层鱼类可轻易扰动底泥而降低水体透明度。
明白了河流生态系统运行的原理，我们就可以在家搭建自己的水草缸。首先要准备好材料：鱼缸、水、水草、鱼、泥、可是他们之间的用量多少，如何才能共建生态平衡让生物们共处我觉得还需要进一步分析。
接下来我开始我的实验，我从河里捞了些小鱼开始喂养，发现小鱼一两天就死去，又过了几天，缸里的草也发黄、烂根逐渐死亡。整个系统出现了问题。究其原因和水草的生活习性有关，水草通过光合作用吸收CO2呼出氧气供鱼呼吸。通过上网查阅资料我了解到由于水草缸的用水多数来自自来水，这种水的二氧化碳含量通常在3mg/L左右。而水草要进行光合作用需要至少15mg/L，因此需要提供CO2气瓶为水草提供养分。有了氧气还需要阳光，鱼缸对灯光的要求与水量多少有关，以荧光灯管为例：每升水量约需水草灯的瓦数为0.3～0.5W。水的溶氧和温度有关，20度情况下饱和溶解氧是9mg/L左右。水中有大量藻类植物生长时，其光合作用释出的氧可使水中溶解氧呈过饱和状态可达2-3倍。水草提供的氧气又是鱼类呼吸必不可少的条件。以1尾1厘米的一般观赏鱼为例，对溶氧的要求在4毫克／升。水草提供的氧气要足够鱼缸里小鱼呼吸。
但我有个疑问，之前这个鱼缸养10多尾鱼都有困难，养480尾根本不可能。我再次去寻找答案。通过调查发现鱼多以后会排放大量的氨氮，而鱼缸里的氨氮标准个值越接近0最好，最多不超过0.02ppm。超过后鱼就不能存活。由于这是一个动态系统受水草光合作用及循环系统的干扰不好计算，只有通过实验来完成。我在鱼缸里先加入10尾鱼，以后每周添加3尾并用氨氮试纸测试鱼缸的氨氮浓度做好记录，发现前4周都能稳定在0，第5周鱼缸氨氮浓度明显增加。81L的鱼缸最多能喂22条鱼，因此我通过实验发现鱼缸里每升可养3.7尾鱼左右。 于是我修正了我的模型。
哈哈，结果出来了！没想到复杂的生态系统通过对养殖工具的量化分析，建立模型，能帮助一个像我这样的小白快速完整水草生态系统的构建，确实数学帮了我们的大忙。
可是如果水体增加又如何进行构建呢？根据上面的数据我调查了世面上比较常见的鱼缸尺寸，并合折算出他们构建良性生态系统所需的条件，希望能帮到哪些也想养鱼的人。
我把我的实验数据给妈妈看，妈妈提醒我，我们收集的数据信息是有限的，而且生态系统受周围环境参数的变化而变化。我们是在一个温度、水草、泥土（肥料）、光照一定的情况下得出的数据。并且不同的生物对氧气、温度等需求不同因此不能一概而论。不过这个模型能给初次在家喂鱼的人提供很好的参考，让他们不像我最开始那样手足无措。现在都是大数据时。