海洋食物网与能流分析
海洋生态学 第7章 海洋生态系统的食物网与能流分析
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8 5 9 A 10 12 4 3
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图 8.17
乔治亚滩各月生物量谱（Boudreau & Dickie 1992 ，转引自王荣 2000 ）
（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。
（二）海洋微型生物食物环的结构
浮游植物 小型（ micro-） 微型（ nano-） 和微微型（ pico-） 死亡
（硅藻）
DOM
浮游动物 （桡足类等）
原生动物 （鞭毛虫类、纤毛虫类）
异养浮游 细菌
鱼类
有机粪便和 分泌产物 微型生物食物环 1997b ）
经典食物链 图 8.19
微型生物食物环的结构及其与经典食物链关系示意图（引自宁修仁
第七章
学习目的
海洋生态系统的食物网与 能流分析
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。
三、微型生物食物环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
1．通过微型生物食物环使溶解有机物和微微型自养生物进入 海洋的经典食物链 2．微微型和微型自养生物的初级生产构成海洋初级生产力的 最重要部分 3．微型和小型浮游动物是海洋生态系统能流的重要中间环节
（二）在物质循环中的作用
二、微型生物食物环中各类生物的生物量与生产 力
海洋生物的能量传递与食物网
海洋生物的能量传递与食物网海洋生物是海洋生态系统中的重要组成部分，它们之间通过食物链和食物网进行能量传递和相互作用。
海洋食物网是指不同生物之间通过食物相互联系起来的网络结构，它展示了海洋生物之间的能量流动和相互依赖关系。
在海洋食物网中，能量的传递通常遵循着一个基本的规律——食物链。
食物链是指生物之间通过捕食与被捕食的关系进行能量传递的线性链条。
简单来说，食物链由生产者、消费者和分解者组成。
生产者是指能够利用太阳能进行光合作用的植物类生物，如海藻和浮游植物。
消费者则分为初级消费者、中级消费者和高级消费者，它们分别以生产者和其他消费者作为食物来源。
而分解者则负责将有机物质分解为无机物质，以供生产者再次利用。
这样，能量就通过食物链从一个生物传递到另一个生物，构成了海洋生物之间复杂的相互关系。
然而，实际上，海洋食物网更为复杂，远远超过了简单的线性食物链。
在真实的海洋食物网中，生物之间的关系是错综复杂的，多个食物链相互交织成一个综合的网络结构。
这是因为海洋生物的食性并不固定，同一个生物可以处于多个不同的食物链中，既是捕食者又是被捕食者。
这种复杂的相互作用形成了食物网。
食物网的形成不仅是因为海洋生物之间的食物相互关系，还与海洋环境因素密切相关。
海洋中的环境因子如水温、盐度、光照等都会对生物的分布和生态位产生影响，进而改变食物链与食物网的结构和稳定性。
例如，当海洋中水温升高，某些生物群体可能会减少，导致其食物链与食物网发生变化。
这种变化可能会影响到其他生物的生存和繁衍，从而对整个海洋生态系统产生重大影响。
食物网的存在和稳定对于海洋生态系统的平衡至关重要。
通过食物网，海洋生物能够相互依赖，维持其自身的生活活动和物质循环。
同时，食物网还对海洋资源的利用和保护具有重要意义。
通过研究食物网，人们可以了解不同海洋生物之间的相互关系，为生态环境的维护和物种保护提供科学依据。
总而言之，海洋食物网是海洋生物之间能量传递和相互作用的重要方式。
海洋生态系统的食物网与能量流动
海洋生态系统的食物网与能量流动海洋生态系统是地球上最大且最重要的生态系统之一，它包含了广泛的生物多样性和复杂的食物网。
食物网是通过生物之间的食物链相互连接形成的，而能量流动则是食物网中不可或缺的过程。
本文将详细介绍海洋生态系统的食物网以及能量在其中的流动。
一、食物链与食物网的构成在海洋生态系统中，食物链是实现能量传递与物质循环的基本方式。
食物链由生物组成，呈线性排列，表明食物的传递路径和能量的流动方向。
例如，海洋中常见的食物链可以是：浮游植物 - 浮游动物 - 小型鱼类 - 大型鱼类。
然而，现实中的食物链往往是复杂且互相交织的，形成了食物网。
食物网是由多个食物链相互连接形成的，描述了海洋生态系统中丰富的食物关系。
通过食物网，能量和物质可以在生物之间的交互中循环流动。
二、海洋食物网的层次结构海洋食物网可以分为三个主要的层次结构：原级生产者、消费者和分解者。
1. 原级生产者：原级生产者通常是浮游植物和底栖植物，它们通过光合作用将太阳能转化为有机物。
这些植物依赖于太阳能和无机营养物，如氮、磷等。
它们是食物网中能量的起点，也被称为生态系统的生产者。
2. 消费者：消费者包括浮游动物、底栖动物和鱼类等。
它们依赖于原级生产者或其他消费者获取能量。
根据其在食物链中所处的位置，消费者可以分为不同的级别，如初级消费者、中级消费者和高级消费者。
消费者之间的相互关系形成了复杂的食物网。
3. 分解者：分解者分解死亡生物体和有机废物，将其转化为无机物质，并为原级生产者提供营养物。
这些分解者包括细菌和真菌等微生物。
三、能量流动在海洋生态系统中的作用能量在海洋生态系统中的流动是一种高度有序的过程，它驱动了生物的生长、繁殖和演化。
能量的转移是通过食物链和食物网进行的。
1. 能量的转移：能量在食物链中由一个级别传递到下一个级别。
例如，原级生产者通过光合作用获得能量，而被其捕食的消费者则通过摄食和消化来获得能量。
能量的转移通常是不完全的，约10%的能量会在每个级别之间损失。
海洋生态系统中的能量流动与食物网
海洋生态系统中的能量流动与食物网海洋是地球上最广阔的生态系统之一，拥有丰富的生物多样性和复杂的生态网络。
在海洋生态系统中，能量流动和食物网起着至关重要的作用，维持着海洋生物的生存和繁衍。
本文将深入探讨海洋生态系统中的能量流动和食物网的重要性，以及它们在维持生态平衡方面的作用。
一、能量流动能量是生态系统中最基本的要素之一。
在海洋生态系统中，能量是从太阳光合作用开始流动的。
海洋中的植物类群通过光合作用将太阳能转化为化学能，形成有机物质，其中最主要的是藻类和浮游植物。
这些有机物质成为其他生物的能量来源，使得能量在生物体间不断转移。
能量传递的方向通常是自下而上的，即从植物类群转移到消费者。
最底层的生物称为原生生物，它们直接利用光合作用产生的有机物质。
而上层的生物则通过捕食其他生物来获取能量。
这样，能量逐渐在不同生物之间传递，形成能量流动的网络。
而能量在流动过程中并不会完全转化，它总是有一部分会在转移的过程中损失。
这是由于新生物体无法100%有效地消化食物，以及其他生物体活动所产生的热量损失等原因。
因此，能量流动会逐渐减弱，直到最终消失。
二、食物网在海洋生态系统中，能量的流动形成了复杂而丰富的食物网。
食物网是由多个相互连接的食物链组成的，揭示了生物之间的食物关系和能量传递的途径。
海洋中的食物网通常包括三个主要级别：生产者、消费者和分解者。
生产者主要是指能够进行光合作用的植物类群，如藻类和浮游植物。
消费者根据其所处的位置和吃什么来划分为三个不同的级别，即一级消费者、二级消费者和三级消费者。
一级消费者主要是指食草动物，它们以植物为食；二级消费者主要是指食草动物的捕食者，它们以食草动物为食；三级消费者则是顶级捕食者，它们没有天敌，位于食物链的顶端。
食物网的构成是非常复杂的，不同的生物之间存在着各种各样的相互关系。
有些生物可以同时担任多个层次的消费者，即具有多样性的食性。
而有些生物则是食物链中的“环节”，即它们吃其他生物同时也会被其他生物所捕食。
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
食物链是生态系统中初级生产者吸收的太阳能通过有序的食物关系而逐渐传递的组 合。牧食食物链和碎屑食物链是其两种基本类型。
（一）牧食食物链 经典海洋牧食食物链的基本模式可概括为浮游植物→浮游动物→鱼类。Ryther
（1969）将海洋牧食食物链划分为大洋食物链、沿岸（大陆架）食物链和上升流区食物 链三种类型。
微微型颗粒 微型颗粒
小型颗粒
中型颗粒
粒径类别 ＜2 µm
2~20 µm
20~200 µm
＞200 µm
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自养生物 微微型浮游植物 微型浮游植物
(蓝细菌)
(鞭毛藻)
小型浮游植物 (硅藻)
异养生物
异养细菌
微型浮游动物 (鞭毛虫)
小型浮游动物 (纤毛虫)
①微微型浮游生物（0.2~2.0 µm）：除了异养细菌外还包括蓝细菌、原绿球藻以及一 些微微型自养生物（绿藻类、金藻类、隐藻类、硅藻类中的一些种类）。
②微型浮游动物（2~20 µm）：主要包括鞭毛虫、肉足虫和纤毛虫等原生动物。 ③小型浮游动物（20~200 µm）：诸如个体较大的原生动物纤毛虫、后生动物轮虫以 及浮游甲壳动物的幼体和其他无脊椎动物的幼体。 微型生物食物网的基本结构见图 7.3。 （三）病毒在微食物网中的作用
另一方面，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也产生了细 菌可以吸收的 DOM，成为细菌的营养来源，反过来又能促进细菌的繁殖。同时，细菌 还可以通过胞外酶使浮游植物和原生动物死亡细胞碎屑转变为 DOM 重新吸收。因此， 病毒既降低微食物网的有机碳向较高营养层次传递的效率，同时又有提高营养物质在微 食物环内部再循环效率的作用。此外，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。当海水中病毒的丰度远高于细菌时，病毒将成为异养鞭 毛虫等原生动物的重要营养来源。从以上简单说明，可以看出病毒可能在微食物网中扮 演很重要的角色，但很多过程尚未弄清，是今后全面深入研究海洋微食物网能流、物流 过程及其控制机制的重要内容。
上海海洋大学海洋生态学 Chapter 007 海洋食物网与能流分析
人类捕获产量
大鱼 无 脊 椎 肉食动物
上层 鱼类
底层 鱼类 大型底 栖生物
其他肉 食动物 小型底 栖生物
上层草 食动物
(粪便)
(微生物)
初级产量 图 7.7 根据主要生物类群作出的北海食物网 (引自 Steele 1974)
人 类 捕 捞 顶级 大型 中上层鱼类 (如蓝点马鲛) 小型 中上层鱼类 (如鳀鱼、黄鲫) 头足类 (如日本枪乌贼) 底层鱼类 (如小黄鱼、鲆鲽类)
⑵总生长（生产）效率
指消费者的净产量（P）占其摄食量的比值 K1＝P/C
⑶净生长（生产）效率
消费者的净产量与其同化量的比值 K2＝P/ A
⑷ 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
图 7.14 渤海各营养级的能量结构(引自孙耀、王俊 2002)
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。
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）
小型浮游动物 （原生动物） 食浮游动物的鱼类 （灯笼鱼） 大型浮游动物 （桡足类） 食鱼的动物 （金枪鱼、 鱿鱼）
海洋生态系统中食物链结构与能量流动的动态模拟
海洋生态系统中食物链结构与能量流动的动态模拟引言：海洋生态系统是地球生态系统的重要组成部分，具有广阔的空间范围和复杂的生态系统结构，其中食物链结构和能量流动是海洋生态系统中的重要组成部分。
食物链结构的复杂性、食物网的稳定性和能量流动的有效性对海洋生态系统的生物多样性和生态平衡具有重要影响。
本文将探讨海洋生态系统中食物链结构和能量流动的动态模拟分析。
一、食物链结构的复杂性1.食物链结构的定义食物链是描述生物之间的能量和物质转移方式的一种图形或表格形式，描述了生物从小生物到大生物的依次转化过程。
食物链的基本结构包括：草食动物、食肉动物和食腐动物。
2.食物链的分类食物链按照食物来源分类，可分为：草食链、肉食链、腐食链。
按照食物链的长度分类，可分为：简单食物链和复杂食物链。
3.食物链结构复杂性的原因海洋生态系统中食物链结构复杂性的原因包括：海洋生态系统复杂的物种组成、不同物种之间相互作用的复杂性以及海洋环境因素对食物链的影响等。
4.食物链的重要性食物链是维系海洋生态系统的重要因素，食物链的稳定性、复杂性和有效性能够影响海洋生态系统的动态平衡和生物多样性。
二、能量流动过程1.能量流动的定义能量流动是指生态系统中能量的转移和传递过程，一般表现为一个生物和另外一个生物之间物质和能量的转移。
能量流动一般指能量在生态系统的各种组成部分之间的转移过程。
2.能量流动的分类能量在生态系统中的流动主要分为两种类型：氮生产和有机生产。
氮生产是指光合作用和化学作用等过程中，植物或单细胞生物所需的营养元素源是来自氮气的，其次为二氧化碳和氧气。
有机生产是指通过气候、降雨和温度等自然因素，采用一种能力，在放眼世界的某种环境下，对某些生物产生好的环境条件，就可在低于临界温度时进行生长与繁殖，从而生产出有机物的过程。
3.能量流动的作用能量流动在海洋生态系统中，是促进生态系统稳定运行的基本手段之一。
能量的传递过程中，有机物的生产和消费通过食物链进行转移，形成复杂的生态系统结构和稳定性。
海洋生态系统中的能量流向
海洋生态系统中的能量流向海洋生态系统是地球上最广阔的生态系统之一，它涵盖了海洋中各种生物和非生物组成的广阔区域。
在这个复杂而神秘的系统中，能量的流向是我们了解和研究的重要方面。
能量的流向可以解释海洋生态系统中的物种互动、生物多样性和能量传递的过程。
能量在海洋生态系统中的流动是通过食物链和食物网的形式进行的。
食物链是指一系列有机体之间以食物相互关联的关系。
最基本的食物链是由植物、食草动物和食肉动物构成的。
例如，海藻是一种富含营养物的植物，它们成为小鱼的食物，而小鱼则成为大鱼和其他海洋生物的食物。
这种层层传递的关系形成了一个简单的食物链。
然而，海洋生态系统中的食物链往往比较复杂，形成了错综复杂的食物网。
例如，在珊瑚礁生态系统中，有多种不同的物种相互关联。
珊瑚是生活在浅海中的底栖生物，它们通过与藻类共生来获得能量。
小鱼在珊瑚上进行捕食，而大鱼则捕食小鱼。
此外，还有其他一些食肉动物捕食鱼类，如海豚和鲨鱼。
通过这种复杂的食物网，能量从珊瑚和藻类开始，逐渐向上层生物传递。
在海洋生态系统中，能量的流向还受到环境因素的影响。
其中最重要的因素之一是太阳辐射。
太阳是地球上所有生物的主要能量来源。
太阳能通过光合作用转化为植物和藻类的化学能，然后传递给其他生物。
另一个影响能量流向的因素是海洋流动。
海洋流动可以将物质和能量从一个地区运输到另一个地区，从而影响食物链的形成和能量的传递。
除了能量的传递，海洋生态系统中还存在着能量的转换和损失。
能量转换是指能量从一种形式转变为另一种形式的过程。
例如，太阳能被光合作用转化为植物的化学能，然后通过食物链传递给其他生物。
在能量的传递过程中，有一部分能量会被损失。
这是因为每一次能量传递都会beg使部分能量被用于生物自身的生长、呼吸和其他生命活动。
因此，能量的转换和损失是海洋生态系统中能量流向的重要组成部分。
研究海洋生态系统中能量流向的过程对于我们了解和保护海洋生态系统具有重要意义。
首先，它可以帮助我们理解生物之间的相互关系和生态系统的稳定性。
第七章 海洋食物网与能流分析
（2）在同资源种团内的物种既然是处在同一功 能地位上（等值种），因此物种之间是可以相 互取代的，在不同年份中同资源种团内可以有 不同的种类组合。 2、生态系统营养结构的相对稳定性： 在同一群落内，某些同资源种团间总种数 的比例较为稳定，群落再拓殖研究证明，生态 系统营养结构是相对稳定的。
三、粒径谱、生物量谱的概念及其在
网状结构。
（一）营养结构分析的难题 1、 海洋食物关系（食物网）是非常复杂的，生态 系统中一个动物种群通常不是固定消费其低一个 营养级的物种种群； 2、 绝大多数海洋生态系统的能流并非只直接起始 于活的植物（牧食食物链），而是有大量的能流 沿着碎屑食物链传递； 3、如果以每个物种为基础来描绘生态系统的营养关 系和进行能流分析，虽然是真实的反映客观实际， 但绘出来的食物网关系图将乱如麻团，也不可能 完整地进行能流分析。
（4）净生长效率(net growth efficiency) ： 同一营养级内净产量（P）与其食物同化量 （A）的比值。 K2＝P/A 因此，生态效率（ E ）本身就包含有营养级之 间的利用效率（Ec）和消费者的总生长效率（K1） 两个系数： E＝Ec·K1 （5）组织生长效率(tissue growth efficiency)： 同一营养级中生产量占同化量的比重（P/A）。
C、 由于平衡和稳定生态系统的粒径谱应该是一条 直线，就可以根据作为该生态系统特征的粒径谱， 从某一粒度级的生物量去推算其它粒度级的生物 量或产量。 总之，以能量表示的生物量谱将是一次推动 粒径谱新知识体系的革命。它以能量生态学的观 点和方法，把复杂的海洋生态系统简化为生物量 谱模型，从总体上宏观地研究海洋生态系统的状 态和动态，为业已开拓的“全球生态系统动力学” （GLOBEC）研究提供一个准确、简捷的研究手 段。
海洋生态学第七课海洋生态系统的
三、微食物网中各类生物的生物量与生产力
异养细菌
营养丰富海区，细菌丰度可达6.3×106 cell/ ml，即使 是在营养物质少的4,200 m的深海中，细菌数量也有 3.4×104 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20~30% 。
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浮游植物
小型（ micro-）
微型（ nano-）
（硅藻）
和微微型（ pico -）
DOM 死亡
浮游动物 （ 桡 足类等）
原生动物 （鞭毛虫类、纤毛虫类）
异养浮游 细菌
鱼类
有机粪便和 分泌产物
经典食物链
微型生物食物环
图 8.19 微型生物食物环的结构及其与经典食物链关系示意图（引自宁修仁 1997b ）
2. 沿岸、大陆架食物链（4个营养级）
小型浮游植物 水层
（硅藻、甲藻） 底层
大型浮游动物 （桡足类）
底栖植食者 （蛤、蚌类）
食浮游动物的鱼 类
底（栖鲱肉鱼食）者 （鳕鱼）
食鱼的鱼类 （鲑鱼、鲨
鱼）
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一、海洋经典食物链
牧食食物链：以活植物体为起点
3. 上升流区食物链（3个营养级）
大型浮游植物 （链状硅藻）
海洋生态学
海洋生态系统的 食物网与能流分析
7-1海洋经典食物链与微型生物食物网 7-2海洋简化食物网及营养结构的上行、 下行控制 7-3 消费者的能流分析与次级生产力 7-4 生态系统层次的能流分析
海洋生态学
7-1海洋经典食物链 与微型生物食物网
一、海洋经典食物链 二、微生物食物环（网） 三、微食物网中各类生物的生物量与生 产力 四、微食物网在海洋生态系统能流、物 流中的重要作用
海洋中的食物链与能量流
海洋中的食物链与能量流海洋中的生物种类繁多，其中最重要的就是食物链。
食物链是指生物之间通过摄取、被摄取而形成的相互关系的途径。
在海洋中，食物链的形成决定了海洋生态系统的稳定性。
下面来探讨另外一个和食物链相关的概念，能量流。
一、海洋中的食物链海洋中的食物链由多个层次组成，包括原始生产者、草食动物、肉食动物等。
其中最基础的是原始生产者。
海洋初级生产者是浮游生物和海藻等，它们靠光合作用吸收营养物，将太阳能转化为有机物质。
这些有机物可以提供给下层次的海洋生物使用。
海洋中的食物链必须要经过多个级别的生物交替吃作用，才能最终形成一个完整的食物链。
这个完整的食物链可以被分成三个不同的等级：初级消费者、次级消费者和三级消费者。
初级消费者指吃食初级生产者的生物，如珊瑚虫和小鱼等。
次级消费者指吃食初级消费者的生物，如鳕鱼和鲔鱼等。
三级消费者指吃食次级消费者的生物，如鲨鱼和海豹等。
二、海洋生态系统的能量流在海洋生态系统中，能量的转换流动非常重要。
在食物链中，能量一直从一个生物体传递到另一个生物体，以进行生长，生殖以及其它类型的代谢活动。
这个过程中，每一个层次的生物体消耗了前一层次的生物体留下的能量储存。
这个储存的能量总是会减少，所以总体的能量流也要逐渐降低。
在生态系统内，最初传递能量的地方是生产者，包括植物和其他的光合生物。
这些生物通过光合作用将太阳能转化为可用于圈养的植物生产活动的有机物质。
当植物被消费时，这个能量流就会顺着食物链提供给更高层次的消费者。
每一个层次的消费者都需要逐步消耗大量的生产者才能满足其生长和代谢所需的能量。
这也导致了更高层次上的消费者依赖于底层生态系统，使其非常脆弱。
三、海洋生态系统中的能量流的局限性和危机然而，海洋生态系统中传递能量的食物链也有其局限性。
每段食物链上能量的损失都很大，只有5-20％的能量被传递到下一个层次。
另外，海洋生态系统中的食物链也很容易被其他外因因素所扰乱。
如今，环境污染、气候变化和过度的捕捞等人为因素威胁着海洋的生态系统和食物链。
海洋生态学海洋生态系统的食物网与能流分析 ppt课件
顶级 4 3
人类捕捞
大型 中上层鱼类 （如蓝点马鲛）
头足类
底层鱼类
（如日本枪乌贼） 梭子鱼 （如小黄鱼、鲆鲽类）
小型 中上层鱼类
（如鳀鱼、黄鲫）
长尾类 （如褐虾）
2 浮游动物
底栖生物
1
浮游植物
营养层次 图 8.7 黄海简化食物网和营养结构（根据 1985~1986 年主要资源种群生物量绘制， Tang1993）
养海区要高出1~2个数量级）。 3．微微型光合真核生物 细胞丰度一般都比原绿球菌和蓝
细菌的少
（三）微型和小型浮游动物
2~20 μm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。
三、微型生物食物环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
1．通过微型生物食物环使溶解有机物和微微型自养生物进入 海洋的经典食物链
（二）海洋微型生物食物环的结构
浮游植物
小型（micro-） 微型（nano-）
（硅藻）
和微微型（ pico-）
DOM 死亡
Байду номын сангаас
浮游动物 （桡足类等）
原生动物 （鞭毛虫类、纤毛虫类）
异养浮游 细菌
鱼类
有机粪便和 分泌产物
经典食物链
微型生物食物环
图 8.19 微型生物食物环的结构及其与经典食物链关系示意图（引自宁修仁 1997b ）
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
生态系统的能量流动食物链与食物网
生态系统的能量流动食物链与食物网生态系统的能量流动：食物链与食物网在自然界的生态系统中，能量是一个非常重要的概念。
生态系统中的生物体需要能量来进行生存、生长和繁殖。
而这种能量的流动是通过食物链和食物网来实现的。
一、食物链食物链描述了生物之间的能量传递关系。
它显示了食物的来源和去向。
食物链通常由一个顶级捕食者开始，然后依次是食肉动物、食草动物和植物。
这种线性的传递关系表明了能量流动的方向。
例如，在一条海洋生态系统的食物链中，海鸟是顶级捕食者，它们吃小鱼。
小鱼又吃浮游生物，浮游生物则以海水中的浮游植物为食。
这样，能量就从浮游植物经过食物链逐级传递，最终被海鸟所利用。
食物链的每个层次被称为营养级。
在营养级中，能量从一个生物体转移到另一个生物体。
然而，能量在转移过程中总是有损耗的，因为生物体无法将所有的能量都吸收和利用。
这意味着能量的传递会随着营养级的增加而减少。
二、食物网而食物网则是由多个相互连接的食物链组成。
它更加真实地反映了生态系统中生物之间的相互依赖关系和复杂性。
在一个生态系统中，不同的物种之间的关系是错综复杂的。
一种生物体可能与多种生物体发生相互作用，同时它也可能被多种生物体作为食物。
这就形成了一个复杂的网络，被称为食物网。
食物网的存在使得生物之间的能量流动更加灵活。
当某一种生物体的数量发生变化时，整个系统都会产生连锁反应。
例如，如果一种植物的数量减少，那么以它为食的动物群也会受到影响，进而影响到以这些动物为食的其他动物。
食物网的存在使得生态系统具备了一定的稳定性和回复力。
三、生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动遵循着一定的规律。
太阳是地球上生物体能量的主要来源，通过光合作用，植物将阳光能转化为化学能，形成有机物质。
其他生物体通过摄取这些有机物质来获得能量。
能量在生态系统中的流动可以用能量金字塔来描述。
能量金字塔从底部开始，表示较低营养级的生物体数量较多，而能量的转移会随着营养级的增加而减少。
海洋食物网结构与能量流动的模拟与分析
海洋食物网结构与能量流动的模拟与分析海洋是地球上占据绝大部分面积的生态系统，其中的食物网结构及能量流动对海洋生态系统的稳定性和生态平衡起着重要作用。
本文将通过模拟和分析来探讨海洋食物网结构与能量流动的关系，以期更好地理解海洋生态系统的运行机制。
一、海洋食物网结构的模拟与分析在开始对海洋食物网结构进行模拟前，我们首先需要确定模拟的范围和具体生物种类。
以海洋中常见的生物类别为例，我们可以将其分为浮游植物、浮游动物、底栖生物等。
浮游植物是海洋食物链的起点，它们主要通过光合作用将太阳能转化为化学能，为其他生物提供能量。
浮游动物是浮游植物的主要捕食者，也被称为初级消费者，它们以浮游植物为食从而获得能量。
底栖生物包括底栖植物和底栖动物，它们位于海洋底部的沉积物中。
底栖植物通过光合作用获取能量，而底栖动物主要以底栖植物和其他底栖生物为食。
通过模拟和分析这些生物类别之间的关系，我们可以得到一幅清晰的海洋食物网结构图。
图中将反映生物类别之间的捕食关系和食物链的传递关系，以及每个生物类别所处的位置。
二、海洋食物网能量流动的模拟与分析在海洋食物网中，能量的流动是通过食物链进行的。
能量从光合作用的浮游植物传递给浮游动物，再由浮游动物传递给底栖生物，并继续传递给更高级的捕食者，形成复杂的食物链关系。
通过模拟和分析海洋食物网的能量流动，我们可以了解不同生物类别之间的能量传递方式及能量流失情况。
同时，我们还可以计算出不同级别的食物链中，能量的转化效率和捕食者对于能量获取的依赖程度。
通过模拟，可以发现能量从底层生物向高级捕食者传递时逐渐减少。
这是因为能量在生物体内的利用和代谢过程中会有一定损失。
高级捕食者需要消耗更多的底层生物才能获得足够的能量，这也解释了为什么海洋食物链中高级捕食者通常数量较少的原因。
在能量流动的模拟和分析中，我们可以使用数学模型或计算机模拟软件来进行。
这些工具可以帮助我们更好地理解海洋食物网的能量流动特征，并预测可能出现的生态系统变化。
海洋生物的营养循环和能量流动
海洋生物的营养循环和能量流动海洋是地球上最大的生态系统之一，拥有丰富而多样的生物资源。
海洋生物的营养循环和能量流动是维持海洋生态平衡的重要过程。
本文将讨论海洋生物的营养循环和能量流动，以及它们在海洋生态系统中的重要性。
一、营养循环1. 概述营养循环是指在海洋生态系统中，物质从一种生物体转移到另一种生物体的过程。
这些物质包括有机物质、无机物质和营养元素。
海洋中的生物通过摄食、吸收和分解食物来获取营养物质，然后将其释放回环境，再被其他生物吸收和利用。
这种循环过程是海洋生物体多样性和生态系统稳定性的基础。
2. 水下食物链水下食物链是海洋生物营养循环的重要组成部分。
在海洋中，食物链的结构通常被描述为产生者、消费者和分解者。
产生者主要是光合作用的浮游植物和海藻，它们能够直接利用阳光和营养盐合成有机物质。
消费者包括浮游动物、底层生物和捕食性鱼类，它们通过摄取产生者来获取能量和营养物质。
最后，分解者主要是细菌和其他微生物，它们分解和降解死亡生物体，将有机物质转化为无机物质，为其他生物提供营养。
3. 营养元素循环海洋中的营养元素循环对于营养循环和生态平衡至关重要。
氮、磷和硅是海洋中最重要的营养元素。
它们存在于水体中，通过生物的摄食和代谢过程进入海洋食物链中。
当生物死亡或排泄时，这些营养元素会释放回海洋，再重新被其他生物利用。
这样的循环过程维持了营养物质的平衡，并促进了海洋生物的繁荣。
二、能量流动1. 概述能量流动是指能量在海洋生态系统中的传递和转化过程。
太阳是能量的主要来源，它通过光合作用被浮游植物和海藻捕获，然后传递给其他生物。
能量通过食物链的层层传递，最终被分解者释放出来。
2. 网状食物网与陆地上的食物链不同，海洋中的能量流动更多地呈现网状食物网的结构。
网状食物网包含了多条相互交织的食物链，其中一个物种可以同时是多个食物链的成员。
这种复杂的结构提高了海洋生态系统的稳定性，即使某个物种数量减少或消失，其他物种仍能找到替代的食物来源。
海滋奇观海洋生态系统中的能量流动
海滋奇观海洋生态系统中的能量流动海洋是地球上最为广阔的生态系统之一，其中包含着丰富多样的生物种类。
在海洋生态系统中，能量的流动起着至关重要的作用。
本文将探讨海滋奇观海洋生态系统中能量的流动方式及其意义。
一、太阳能的输入海洋生态系统中的能量主要来自太阳能的输入。
太阳能通过日照直接照射到海洋表面，这些光能会在水中散射和吸收。
在海洋中，光合作用是一种重要的能量转换过程。
二、光合作用光合作用是指植物和一些浮游生物利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的过程。
在海洋生态系统中，浮游植物、海藻以及珊瑚等光合作用的生物扮演着主要的角色。
它们通过吸收太阳能转化为化学能，并且释放出氧气，为其他生物的生存提供了重要的条件。
三、食物链与食物网能量在海洋生态系统中通过食物链和食物网的方式传递。
食物链描述了生物之间的吃与被吃的关系。
海洋食物链的顶端通常是捕食其他生物的海洋哺乳动物，如海豚和鲸鱼。
底层则是浮游植物、浮游动物和底栖生物，它们以光合作用获取能量或者以有机残渣为食。
食物链还包括大量的中层捕食者，如鱼类和海洋无脊椎动物。
食物网则将多个食物链组合在一起，形成更为复杂的能量传递系统。
食物网的存在使能量在海洋生态系统中得以更加充分地流通和利用。
四、能量流动的重要性能量的流动对维持海洋生态系统的平衡和稳定起着重要的作用。
能量流动直接关系到生物的生长和繁殖，以及海洋生态系统的物质循环。
如果能量流动中的某一环节出现问题，将导致整个生态系统的失衡。
例如，如果浮游植物数量减少，将导致底层食物链的供应不足，进而影响到中层和顶层捕食者的生存。
这可能会导致食物链崩溃，一系列的连锁反应会对整个生态系统造成重大影响。
此外，能量的流动还影响着海洋生态系统的物质循环。
有机物在生物体内被分解为无机物质后返还给海洋，为光合作用提供养分，进而促进能量的再次转化。
五、人类活动对能量流动的影响随着人类活动的增加，海洋生态系统面临着新的挑战。
过度捕捞、环境污染、气候变化等行为都对海洋生态系统的能量流动产生了负面影响。
海洋生态系统中的物质循环与能量流动
海洋生态系统中的物质循环与能量流动海洋是地球上最大的生态系统之一，它承载着各种生物的生存和繁衍。
在海洋生态系统中，物质循环和能量流动是维持海洋生物多样性和生态平衡的重要因素。
本文将探讨海洋生态系统中的物质循环与能量流动的关系以及其对海洋生态系统的影响。
物质循环是指物质在海洋生态系统中不断循环利用的过程。
海洋中的物质循环主要包括有机物和无机物的循环。
有机物主要来源于植物和动物的生物合成，包括生物残体和排泄物。
在海洋中，海藻是最主要的有机物来源，通过光合作用将二氧化碳和阳光转化为有机物质。
而动物通过摄食摄取有机物，然后通过新陈代谢将有机物转化为能量和废物。
有机物的循环主要通过分解和降解的过程完成。
分解是指分解菌和动物将有机物分解为较小的有机分子的过程。
这些有机分子之后被循环利用，进入下一个环节。
同时，有机物经过降解过程会产生废物，废物中的无机物质将进一步循环利用。
例如，有机物降解后产生的氨气可以被一些细菌转化为硝酸盐，并被海洋中的植物吸收和利用。
这种循环利用可以使有机物质得到充分利用，进而维持海洋生态系统的稳定。
与物质循环紧密相关的是能量流动。
能量是驱动生物活动的动力源，而能量的流动则是通过食物链和食物网实现的。
在海洋生态系统中，食物链是一个典型的例子。
食物链由食物网中不同营养级的生物按照食物关系和能量流向相连而成。
食物链的主要形式包括草食链、食草链和腐食链。
通过食物链，能量从一个营养级传递到下一个营养级，形成能量的流动。
海洋生态系统中，食物链起着重要的作用。
能量从一级生物转移到二级生物，再从二级生物转移到三级生物，如此循环。
每级生物在吸收能量的同时，也产生废物，并向环境中释放能量。
这些能量的流动过程对海洋生态系统的稳定和平衡至关重要。
如果某个环节发生问题，如一级消费者数量减少，会导致二级消费者数量减少，进而影响整个食物链的稳定性。
因此，保护和维护海洋生态系统的稳定，需要关注能量流动的平衡。
物质循环和能量流动之间存在着紧密的联系和相互制约。
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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
食物链是生态系统中初级生产者吸收的太阳能通过有序的食物关系而逐渐传递的组 合。牧食食物链和碎屑食物链是其两种基本类型。
（一）牧食食物链 经典海洋牧食食物链的基本模式可概括为浮游植物→浮游动物→鱼类。Ryther
（1969）将海洋牧食食物链划分为大洋食物链、沿岸（大陆架）食物链和上升流区食物 链三种类型。
这些颗粒有机物可被食碎屑的消费者利用。以碎屑为起点的食物链称为碎屑食物链。 应当明确，食碎屑者本身以及其后的各个营养层次消费者都会产生新的碎屑，再被
食碎屑者利用。同时，碎屑食物链与牧食食物链并非各自独立的营养结构，而是紧密联 系的，形成一个营养结构的整体（图 7.2）。
海洋的碎屑食物链在生态系统能量流动和物质循环过程中的作用比陆地的重要得 多。在陆架浅海区（特别是河口、港湾）的底层，除了有较多的水层生物源碎屑下沉外，
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光合作用
生长 呼吸
牧食食物链
摄食
G 生长 生长率=G/(G+R) R 呼吸
摄食
G
生长
生长率=G/(G+R)
R 呼吸
有机碎屑
碎屑
生长 生长率=G/(G+R)
呼吸
摄食
G 生长 生长率=G/(G+R) R 呼吸
碎屑食物链
摄食
G
生长
生长率=G/(G+R)
R 呼吸
图 7.2 碎屑食物链与牧食食物链的相互联系(引自 Kaiser et al. 2005)
底栖植食者 (蛤、蚌类)
食浮游动物的鱼类 (鲱鱼)
底栖肉食者 (鳕鱼)
食鱼的鱼类 (鲑鱼、鲨鱼)
3. 上升流区食物链（3 个营养级）
大型浮游植物 (链状硅藻)
食浮游生物的鱼类 (鳀鱼) 或
巨型浮游动物 (大型磷虾)
食浮游生物的鲸 (须鲸)
以上三类食物链所包含的环节数不同，与初级生产者的粒径大小呈相反关系。大洋 区主要的浮游植物是微型种类，其食物链最长（平均可达 6 个环节），而上升流区浮游植 物主要由个体较大的种类组成。不过，三类海区的食物链环节数并非绝对，如上升流区 以个体大的硅藻（或链状硅藻）或甲藻为主，但也含有小型和微型的浮游植物，因此也 存在较长的食物链，只不过个体较大的种类在有机碳传递中起更重要的作用。
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（microbial food loop）。在微食物环中，异养细菌在有机碳的转换过程中起关键作用，同 时也说明异养细菌不仅是分解者，也是“生产者”。
上世纪 80 年代新的检测技术的应用还发现，海洋中与异养细菌大小相似的微微型植 物数量也很大，它们也被微食物环中摄取细菌的同类原生动物和小型后生动物所消耗。 以上两种取食途径仅初始环节（异养细菌或微微型浮游植物）不同外，其后续环节都是 相同的，并且都同时存在于同一海域。因此，Sherr 等（1988）提出最好用“微型生物食 物网”（microbial food web，MFW）这一概念来涵盖异养细菌和微微型浮游植物为起点 的营养结构。在实际应用中常将微型生物食物环与微型生物食物网视为同一概念，用来 表示海洋生态系统中＜200 µm 生物之间的营养关系。
不同食物链相互交叉形成食物网结构。图 7.1 为海洋食物网结构示意图，该图主要 表示不同食物链长度的例子。
须鲸 企鹅 鹈鹕
齿鲸
鲨鱼
海豹
海牛 海龟
磷虾
桡足类
鱼
水母 箭虫
浮游植物
鱼类、软体动物等的幼体
海藻
鳗草
图 7.1 海洋食物网示意图(引自邵广昭 1998)
（二）碎屑食物链 海洋碎屑主要来源于死亡的海洋动、植物残体以及它们排出的粪团浮游植物 (小型鞭毛藻)
小型浮游动物 (原生动物)
大型浮游动物 (桡足类)
巨型浮游动物 (毛颚动物、磷虾)
食浮游动物的鱼类 (灯笼鱼、竹筴鱼)
食鱼的动物 (金枪鱼、鱿鱼)
2. 沿岸、大陆架食物链（4 个营养级）
水层 小型浮游植物 (硅藻、甲藻) 底层
大型浮游动物 (桡足类)
关于上升流区的营养层次问题存在一些争论。Ryther（1969）和 Longhurst（1971） 提出，上升流区鱼类的高产是由于上升流区鱼类基本上是食植性的，因而从捕食性食物
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链中取消了一个环节。但后来一些学者通过调查资料分析，认为上升流区象沙瑙鱼一类 的鱼类虽然在幼体阶段可能完全依靠藻类为生，但它们的成体可能主要摄食桡足类和浮 游幼虫，而较大的硅藻和甲藻是在摄食行为中被无意吞下的（王军、丘书院 1991）。
二、微型生物食物环（网）
（一）什么叫微食物环（网） 如上所述，过去人们一直认为水层食物链基本模式就是网采浮游植物→桡足类→鱼
类，并且认为海洋异养细菌主要扮演将有机物分解为无机物的“分解者”角色。上世纪 80 年代以来的研究表明，初级生产的产品除了构成浮游植物生物量的颗粒有机物（PPOM） 外，还有相当部分的产品是以溶解态有机物（PDOM）的形式释入水中。此外，海水中 的溶解有机物（DOM）还来源于各类动物的排泄、死亡残体及粪团的分解以及动物摄食 时植物细胞被损坏等过程。这些溶解有机物基本上不能被浮游动物所吸收，但却具有可 以被海洋异养细菌吸收的组分，与 PDOM 一起被细菌吸收并形成细菌本身生物量的增 长，这个过程称为细菌的二次生产（bacterial secondary production）。异养细菌又可被鞭 毛虫、纤毛虫等原生动物所摄食，而后者又被小型浮游动物（个体较大的原生动物和轮 虫、桡足类幼体等）所取食。于是 Azam 等（1983）将溶解有机物通过细菌二次生产后 形成的异养细菌→原生动物→后生动物的摄食关系称为微型生物食物环或简称微食物环