海洋生态系统的能流讲解课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第八章 海洋生态系统的能流 及次级生产力,学习目的,掌握海洋生态系统能流的基本过程、食物链、营养级和生态效率等基本概念。,掌握海洋食物网特点和有关简化食物网、同资源种团、粒径谱和生物量谱、微生物环的组成、结构及其在生态系统能流、物流中的作用等能流研究新进展的有关知识。,了解海洋生态系统能流和动物种群次级产量的一些基本分析方法。,第八章 海洋生态系统的能流,1,第一节,海洋食物链、营养级和生态效率,一、海洋牧食食物链与碎屑食物链,（一）牧食食物链,：以活植物体为起点,1.,大洋食物链（,6,个营养级）,2.,沿岸、大陆架食物链（,4,个营养级）,3.,上升流区食物链（3个营养级）,海洋食物链环节数与初级生产者的粒径大小呈相反关系,关于上升流区的营养层次问题存在一些争论,第一节 海洋食物链、营养级和生态效率,2,海洋食物链,海洋食物链,3,（二）碎屑食物链,：,以碎屑为起点,1.,来源,：,尸体,蜕皮,粪团,2.,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,.,海洋生态系统的能流讲解课件,4,二、营养级与生态效率,（一）营养级,:,食物链上按能量消费等级划分的各个环节,。,1.特点：,每一营养级包含一系列种类,营养级是有限的,.,2.特定种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）,3.食碎屑动物的营养层次较难确定，往往将整个食碎屑类群作为黑箱（,black box）,来考虑,海洋生态系统的能流讲解课件,5,图,8.2,浅海食物网中各营养级的关系（引自邓景耀等,1988,）,图8.2 浅海食物网中各营养级的关系（引自邓景耀等 198,6,（二）生态效率,1,.,概念：,一个特定营养级获取的能量与向该营养级输入的能量之比,.,A,P,n-1,P,n,C,食物种群,动物得到的,动物未得到的,动物吃进的,动物未吃进的,被同化的,未同化的,次级生产量,呼吸代谢,被,更,高,营养,级取食,未被取食,营养级（,n,）的生态效率（,E,）,营养级（,n,）的生产量,营养级（,n,1,）的生产量,营养级间利用效率（,E,C,）,营养级（,n,）的消费量,营养级（,n,1,）的生产量,K,1,P,/,C,K,2,P,/,A,E,E,C,K,1,（二）生态效率 APn-1PnC 食物种群 动物得到的,7,2.,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,。,食物丰富度与生态效率。,海洋生态系统的能流讲解课件,8,（三）根据营养级和生态效率计算次级产量,P,n,+1,P,1,E,n+1,P,n,+1,表示营养级,n+1,的产量，,P,1,是初级产量，,E,是生态效率，,n,是营养级传递的数目。,“水平”环节使一个营养级之内的输出能量被降低,100,100,10,1,0.55,10,5,0.5,5,食,物,链,食,物,网,肉食性动物生产,浮游动物生产,浮游植物生产,图,8.3,一个由食物链有分支造成能量输出减少的简单例子（假定在通过,每一个生产层时的转移效率是,10%,）（引自,Steele,1974,）,（三）根据营养级和生态效率计算次级产量Pn+1 P1 E,9,第二节,海洋食物网及能流分析,一、简化食物网与营养层次关键种,（一）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,（二）简化食物网,功能群,（,functional group,），,或称,同资源种团,（,guilds,），,将那 些取食同样的被食者并具有同样的捕食者的不同物种（或相同物种的不同发育阶段）归并在一起作为一个营养物种。以营养物种来描绘食物网结构就是简化食物网。,第二节 海洋食物网及能流分析 一、简化食物网与营,10,海洋生态系统的能流讲解课件,11,（三）营养层次关键种,营养层次转化中发挥重要作用的种类,以关键种为中心的食物网研究已成为一种新的研究趋势,人,类,捕,捞,头足类,（如日本枪乌贼）,大型,中上层鱼类,（如蓝点马鲛）,小型,中上层鱼类,（如,鳀,鱼、黄鲫）,底层鱼类,（如小黄鱼、鲆鲽类）,梭子鱼,底栖生物,浮游动物,浮游植物,长尾类,（如褐虾）,4,3,2,1,顶级,营养层次,图,8.7,黄海简化食物网和营养结构（根据,19851986,年主要资源种群生物量绘制，,Tang,1993,）,（三）营养层次关键种,12,（四）同资源种团的特征及生态系统营养结构的相对稳定性,1.,同资源种团（或功能群）的主要特征：,生态位明显重叠,，,种间竞争很激烈,物种之间是可以相互取代,2.,同资源种团与生态系统营养结构的相对稳定性,海洋生态系统的能流讲解课件,13,P,G,=1500kcal/m,2,a,P,N,=1200kcal/m,2,a,平均生物量=4,g/m,2,R=300,20%,80%,960,240,20%,植食动物生物量=1.5,g,干重/,m,2,产量=192,kcal/m,2,a,K,1,=0.2,R=672,70%,10%,未消化,96,90%,170,未,捕,食,22,水层捕食者生物量=,2.0,g,干重/,m,2,产量=17,kcal/m,2,a,K,1,=0.1,R=136,80%,未,同,化,17,自然,死亡,3.4,20%,水层渔获量,1.5(8.8%),碎屑400,细菌产量=140,生物量=0.025,K,1,=0.4,60%,R=213,小型底栖动物生物量=7.5,g,干重/,m,2,产量=37.5,kcal/m,2,a,K,1,=0.2,140,47,80%,R=15.4,底栖捕食者生物量=2.5,g,干重/,m,2,产量=4,kcal/m,2,a,K,1,=0.15,25.5,底层鱼类生物量=11.25,g,干重/,m,2,产量=2.4,kcal/m,2,a,K,1,=0.1,12,2.2,12,90%,R=21,渔获量,0.2(8%),R=24,渔获量,0.3,353,PG=1500kcal/m2aR=30020%80%240,14,第三节,海洋各类动物次级产量估计,一、海洋动物的生物量与生产力,二、影响动物种群产量的因素,任何能影响动物的新陈代谢、生长、繁殖的因素都与动物的 产量有关,。,1,温度,：在最适温度范围内，动物有最高的生长率。,图,8.8,温度对红大麻哈鱼生长率的影响,（,Shelbou,rn,et al.,1973,）,0.5,-,1,.5,1.9,-,5.1,4.2,-,3.0,（,g,）,8,4,温度,/,生长率,/,(%,/,d),14,16,18,20,22,温度,/,24,20,16,12,时间,/d,图,8.,9,温度与端足类（,Gammarus zaddachi,）的蜕皮,时间间隔（,Kinne 1970,）,0,5,10,15,20,第三节 海洋各类动物次级产量估计 一,15,2,食物,：,食物质量越高，动物的同化效率也随之提高，其生长效率就高,3,个体大小,：,一般较小个体有较高的相对生长率,2食物：食物质量越高，动物的同化效率也随之提高，其生长效,16,三、动物种群产量的测定方法,（一）股群法,（,cohort method）,损失的生物量加上存活的生物量的变化量,鱼类、底栖生物和世代不相重叠的桡足类种群可以应用,存活个体的增重量加上损失的个体的增重量,三、动物种群产量的测定方法 损失的生物量加上存活的生物量的变,17,（二）积累生长法,（,cumulative grow method,）,（,三）碳收支法,（,the carbon-budget method）,P,C,（,F,R,U,）,同化量,A,C,F,U,，,P,A,R,通过室内的实验，测定了动物的摄食量、同化效率和呼吸率等参数,繁殖连续、世代互相重叠的种群产量。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.,（二）积累生长法（cumulative grow metho,18,第四节,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,1,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。,第四节 粒径谱、生物量谱的概念及其在海洋生态系统能流研究中,19,在平衡状态下粒径谱是一条有着很低斜率的直线,10,-,3,10,-,4,10,-,5,10,-,2,10,-,1,10,-,3,10,-,4,10,-,2,10,-,1,1,10,2,10,3,10,1,鞭毛虫,浮游动物,鱼、鱿鱼,金枪鱼,硅藻,磷虾,须鲸,粒径,/cm,生物量,/(g/m,3,),图,8.16,海洋食物链中不同个体大小的平均生物量（,Lalli&Parsons,1997,）,上线：南大洋,下线：赤道太平洋,在平衡状态下粒径谱是一条有着很低斜率的直线 ,20,2,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。,实质是生物量能谱,.,8,5,9,10,12,4,3,6,3,4,5,10,8,6,9,12,A,A,-,9,-,7,-,5,-,3,0,1,2,3,4,体重,/log kCal,生物量,/(log kCal/m,2,),图,8.17,乔治亚滩各月生物量谱（,Boudreau&,Dickie,1992,，转引自王荣,2000,）,8 5 9 10 12 4 3 6 3 4 5 10 8,21,二、粒径谱、生物量谱在海洋生态系统能流中的应用,1,、粒径谱和生物量谱可反映生态系统的状态或动态。,2,、可以对不同生态系统的特点进行比较。,3、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。,主要特点：,简便、实用,海洋生态系统的能流讲解课件,22,第五节 海洋微型生物食物环,一、海洋微型生物食物环的组成和基本结构,（一）什么叫海洋微型生物食物环,1、细菌的二次生产（,bacterial secondary production）,微型生物食物环（,microbial food loop,）,或简称为微食物环，也可称为微生物环（,microbial loop,）：,异养浮游细菌原生动物桡足类的摄食关系,新近研究表明，除了细菌外，某些原生动物也能直接摄取,DOM,DOM,原生动物桡足类,第五节 海洋微型生物食物环 一、海洋微型生物食物环的组成和,23,2、微微型自养生物原生动物桡足类的摄食关系,Sherr,等（1988）提出最好用“微型生物食物网”（,microbial food web）,3,、在富营养水域，微型生物食物环作为牧食食物链的一个侧支，为海域生态系统能量流动的补充途径，从而提高总生态效率；而在贫营养海域，微型生物食物环在海洋食物链的起始阶段的作用远大于经典牧食食物链，是能流的主渠道。,海洋生态系统的能流讲解课件,24,（二）海洋微型生物食物环的结构,浮游植物,小型（,micro,-,）,（硅藻）,微型（,nan