生态系统生态学：上行与下行控制如何影响食物网？

8、,定义,上行控制（bottom-up control）：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，即所谓资源控制。 下行控制（top-down control）：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。,二、食物网的上行控制和下行控制,浮游动物的关键作用,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,二、食物网的上行控制和下行控制,特定种

9、群所处营养级按其实际同化的能源而确定 混合食料的营养级大小 （鱼类各种食料生物类群的营养级大小其出现频率百分组成）,三、营养层次的测定,食性分析法,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产生富集。,三、营养层次的测定,四、粒径谱、生物量谱,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

10、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。,概念,四、粒径谱、生物量谱,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，其实质是生物量能谱。,概念,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,在海洋生态系统能流中的应用,四、粒径谱、生物量谱,一、消费者的能量收支模式与生态效率

11、 二、各类消费者的生物量与生产力 三、动物种群产量的测定方法,7-3 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,CFURG 肉食性鱼类：100C20F7U44R29G 植食性鱼类：100C41F2U37R20G,消费者的能量收支模式,生态效率与生态学金字塔,一、消费者的能量收支模式与生态效率,生态效率与生态学金字塔,一、消费者的能量收支模式与生态效率,（1）同化效率 Ae A /C 生产者：被植物固定的能量/植物吸收的太阳能 消费者：被动物消化吸收的能量/动物摄食的能量 （2）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,生态效率与生态学金字

12、塔,一、消费者的能量收支模式与生态效率,（3）净生长（生产）效率 消费者的净产量与其同化量的比值 K2P/ A （4）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,生态效率与生态学金字塔,一、消费者的能量收支模式与生态效率,（5）林德曼效率（Lindemans effieiency） 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) （6）营养级间生产效率(trophic level production efficiency

13、) 各营养级之间生产量之比（P n-1 /Pn）,要点： 1、林德曼效率 2、滞后性 3、周期性的振荡,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。 海洋生态系统平均生态效率通常比陆地的高 。,生态效率的一些规律,一、消费者的能量收支模式与生态效率,二、各类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

14、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。,消费者的生物量与生产力,二、各类消费者的生物量与生产力,影响消费者产量的因素,温度,二、各类消费者的生物量与生产力,影响消费者产量的因素,食物,二、各类消费者的生物量与生产力,影响消费者产量的因素,个体大小,三、动物种群产量的测定方法,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,股群法,三、动物种群产量的测定方法,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

15、量变化来估算种群产量。,积累生长法,三、动物种群产量的测定方法,根据动物摄取的食物能量及其生长效率来估算动物的产量 P C （F R U） 同化量A C F U，P A R,碳收支法,一、生态系统层次的能流分析 二、英吉利海峡西部沿岸能流分析,7-4 生态系统层次的能流分析,一、生态系统层次的能流分析,内容：生产者吸收的太阳能（输入生态系统的能量）以及这些能量在各个营养级的输入与输出量值的分析 原则：根据热力学定律，各营养级的能量收支与整个系统的能量收支是平衡的，即生产者固定的能量与生产者、消费者呼吸消耗的总能量相等 方法：按照简化食物网的概念划分相互作用的营养功能，现场调查结合实验室测定结果、参考和应用过去的相关研究确定动态效率参数,二、英吉利海峡西部沿岸能流分析,问题： 经典的海洋水层食物链有哪些类型？ 什么叫微型生物食物网？微型生物食物网在海洋生态系统能量流动和物质循环中有何重要作用？ 简述病毒在微食物环中的作用。 简述海洋生态系统中浮游动物的关键作用。 寡营养和富营养水域的生物量谱线有何不同的特征？ 简要说明生态系统水平的能流分析的内容、原则与方法。,名词解释： 功能群（同资源种团）、简化食物网、上行控制、下行控制、粒径谱,