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1、第七章 海洋食物网与能流分析,第一节 海洋经典食物链和微型生物食物网,一、海洋经典食物链 （一）牧食食物链 大洋食物链（6个营养级）,沿岸、大陆架食物链（4个营养级） 上升流区食物链（3个营养级）,碎屑（浮游植物及水底大型植物、其中有原生动物和细菌等） 碎屑取食者（如线虫、多毛类、腹足类、小螃蟹、虾类和小鱼） 小型食肉动物（鲤科小鱼） 大型食肉动物（游钓鱼类） 碎屑来源：尸体、蜕皮、粪团 碎屑在海洋生态系统中的重要性： 能流大; 加强生态系统的多样性与稳定性; 对近岸和外海、大洋表层和底层的能量流（和物质流）起联结作用; 营养价值很高。,（二）碎屑食物链,二、微型生物食物环（网）,（一）什么叫
2、微食物环（网） 网采浮游植物桡足类鱼类 细菌的二次生产（bacterial secondary production） DOM 异养浮游细菌原生动物桡足类的摄食关系 DOM 原生动物桡足类 微微型自养生物原生动物桡足类的摄食关系 “微型生物食物网”（microbial food web）,（二）微型生物食物网的基本结构,（三）病毒在微食物网中的作用,病毒对微食物网中各类生物的数量平衡和维持相对稳定性起重要作用，或者说，病毒也应是微食物网的重要成员。 海洋病毒的生产力能直接影响细菌生产力，抑制浮游植物和原生动物的繁殖率。 病毒感染造成的细菌、浮游植物和原生动物裂解死亡过程中产生的DOM，反过来又
3、能促进细菌的繁殖。 原生动物不仅能摄食异养细菌以及微型和微微型自养生物，同时也能摄食病毒。,三、微食物环中各类生物的生物量与生产力,（一）异养细菌 营养丰富海区，细菌丰度可达6.3106 cell/ ml，即使是在营养物质少的4,200m深海中，细菌数量也有3.4104 cell/ ml。 虽然细菌的生产速度依海域和深度的不同变化很大，但是多数相当于初级生产速率的2030% 。,（二）微微型光合自养生物 蓝细菌：粒径为0.51.5 m， 103105个/ml 水平。 原绿球菌：0.40.8 m ，数量通常高于蓝细菌（在寡营养海区要高出12个数量级）。 微微型光合真核生物：丰度一般比原绿球菌和蓝
4、细菌少。 （三）微型和小型浮游动物 粒径220 m大小的原生动物，主要由鞭毛虫和部分纤毛虫（无壳纤毛虫）组成。,四、微食物网在海洋生态系统能流、物流中的重要作用,（一）在能流过程中的作用 与经典食物链共同构成完整的海洋生态系统能流结构 微食物网能流量在海洋生态系统能流量基础环节中占有很高的比例 异养微生物和超微型自养生物的生产力总和构成大部分海域能流的主要基础环节 大部分海区的中型浮游动物仅直接消耗浮游植物总生产量的较少部分（不超过1/3）。,营养物质在微食物网中的更新很快 微食物网的消费者所产生的微细有机碎屑可长时间的滞留在真光层水体中，对维持真光层的营养物质供应和稳定初级生产水平有很重要的
5、意义。 微食物网产生的小颗粒在细菌作用下形成的微小有机凝聚体中有丰富的溶解有机物、细菌和微型异养生物，是营养物质快速循环的活性中心。,（二）在物质循环中的作用,第二节 海洋简化食物网及营养结构的上行下行控制,一、简化食物网及营养物种 营养结构分析的难题：海洋食物关系（食物网）是非常复杂，初级碎屑物来源难以归入某一特定的营养级。 “营养层次” 、功能群（同资源种团） 简化食物网 营养层次关键功能种,二、食物网的上行控制和下行控制,上行控制（bottom-up control）是指较低营养层次（如浮游植物）的种类组成和生物量对较高营养层次（如食植性浮游动物和鱼类）的种类组成和生物量的控制作用，即所
6、谓资源控制。 下行控制（top-down control）是指较高营养层次（捕食者）的种类组成和生物量对较低营养层次（被捕食者）的控制作用，即所谓捕食者控制。,海洋浮游动物同时具有上行控制和下行控制的重要作用 对初级生产力的控制 对营养级间生态转换效率的调控：功能响应与数量响应 对高层捕食者的控制作用 对水层底栖耦合（pelagic benthic coupling）关系的控制作用,三、营养层次的测定,（一）食性分析法,（二）稳定同位素法,利用一种元素具有不同同位素（化学性质相同，但质量不同）的特征，根据同位素相对丰度在不同营养级间的差异来分析食物网。 在生物学传递过程中，较重的同位素会滞留而
7、产生富集。,四、粒径谱、生物量谱的概念及其在海洋生态系统能流研究中的应用,（一）粒径谱、生物量谱的概念 粒径谱：如果把海洋中的生物，从微生物和单细胞浮游植物到浮游动物、直至鱼类和哺乳类，都视为“颗粒”，并以统一的相应球型直径(equivalent spherical diameter, ESD)表示其大小，那么某一特定生态系统各粒度级上的生物量分布将遵循一定的规律，即顺营养层次向上总生物量略有下降。,在平衡状态下粒径谱是一条有着很低斜率的直线,生物量谱 相同ESD的颗粒（生物）其含能量差别很大。以生物量谱（biomass size spectra）代替粒径谱能更准确反映不同粒级成员能量的关系，
8、其实质是生物量能谱。,(二)粒径谱、生物量谱概念在海洋生态系统能流中的应用,粒径谱和生物量谱可反映生态系统的状态或动态； 可以对不同生态系统的特点进行比较； 从某一粒度级的生物量去推算其他粒度级的生物量或产量。可以作为确定最大持续捕捞量的依据，也可以应用粒径谱方法计算初级生产力。 应用的主要特点：简便、实用,第三节 消费者的能流分析与次级生产力,一、消费者的能量收支模式与生态效率 （一）消费者的能量收支模式 CFURG 肉食性鱼类：100C20F7U44R29G 植食性鱼类：100C41F2U37R20G,（二）生态效率与生态学金字塔, 同化效率 Ae A /C 生产者：被植物固定的能量/植物
9、吸收的太阳能 消费者：被动物消化吸收的能量/动物摄食的能量 总生长（生产）效率 指消费者的净产量（P）占其摄食量的比值 K1P/C 净生长（生产）效率 消费者的净产量与其同化量的比值 K2P/ A, 消费效率（利用效率） n+1营养级消费（即摄食）的能量占营养级n净产量的比值 Ec Cn+1/Pn 消费效率n+1营养级消费能量/n营养级的净生产量 林德曼效率 n+1营养级获得的能量/n营养级获得的能量 LeCn+1/Cn(An /Cn) (Pn/An) (Cn+1/Pn),生态效率的一些规律： 一般大型动物的生长效率低于小型动物，老年低于幼年。 肉食动物的同化效率高于植食动物。 变温动物的生长
10、效率高于恒温动物。 大洋群落食物链的平均生态效率比沿岸上升流区的低。 与陆地食植性动物对植物的消耗和吸收相比较，海洋浮游动物对浮游植物的利用效率和总生长效率都比较高。 海洋生态系统平均生态效率通常比陆地的高。,二、各类消费者的生物量与生产力,（一）消费者的生物量与生产力 生态学上常用生产量与平均生物量的比率（简称P/B比值或周转率）来比较各类动物的次级生产水平。 浮游动物的P/B（年）比值变化范围很大，但大部分种群多在1030之间，比浮游植物的P/B比值小一个数量级。 食植性种类比食肉性种类的高，小型浮游动物比大型浮游动物的高。 鱼类的P/B（年）比值比浮游动物至少又少一个数量级。,（二）影响消费者产量的因素,三、动物种群产量的测定方法,（一）股群法（cohort method） 存活个体的增重量加上损失的个体的增重量 损失的生物量加上存活的生物量的变化量 可以应用于鱼类、底栖生物和世代不相重叠的桡足类种群。,（二）积累生长法（cumulative grow method） 繁殖连续、世代互相重叠的种类，很难通过现场调查其同一世代群体的个体数和生物量变化来估算种群产量。 （三）碳收支法（the carbon-budget method） P C （F R U） 同化量A C F U，P A R,第四节 生态系统层次的能流分析,一、英吉利海峡西部沿岸能流分析,
