群落水平食物网能流季节演替特征

稳定碳、氮同位素比值分析技术是研究生态系统中物质循环与能量流动的有效技术.δ13C可以用来判断食物网中不同生物的能量来源;δ15N主要用于确定生物在食物网中所处的营养位置.通常用δ13C—δ15N图来表征某一特定时间或空间的食物网结构,但是这种方法在比较不同时间和空间食物网结构中功效较差.同时这种定性描述食物网结构也无法满足食物网复杂变化下的假说验证.应用环形统计方法,以太湖梅梁湾鱼类群落为例,定量评价了群落水平食物网能流季节演替特征.结果表明太湖梅梁湾鱼类营养生态位移动的季节特征明显.进一步物种水平分析结果表明,各种鱼类角度和幅度随季节均有变化.Rayleigh检验结果表明,群落中不同种类在秋冬、冬春和夏秋均有显著的一致的方向变化;而春夏期间不显著.Watson-William检验结果表明,群落水平的鱼类营养生态位移动在秋冬和冬春季节转换中有显著差异.引起鱼类群落水平营养生态位在食物网空间中季节性移动的主要因素为可利用资源稳定同位素的季节变化和不同鱼类种群自身的食性季节性转变.同时,由于梅梁湾食物网鱼类群落杂食性水平高,季节性浮游初级生产力成为食物网能量流动的重要驱动作用.因此,在富营养化生态系统中,食物网群落水平营养生态位季节波动也暗示了系统稳定性的下降.定量评价食物网变化有助于认识和理解食物网结构与功能在生态学和生态系统管理等方面的重要.     

土壤微食物网结构与生态功能

土壤微食物网是碎屑食物网中与土壤生态过程密切相关的一部分,通过取食资源基质直接或间接地参与养分循环过程,影响陆地生态系统功能.本文从土壤微食物网的组成、结构和生态功能等方面综述了近年来土壤微食物网的研究进展.通过对土壤微食物网的能量通道及营养级联效应的介绍,阐述了土壤微食物网在碳(C)、氮(N)转化、凋落物分解和植物生长等方面的重要作用.针对目前的研究现状,提出未来土壤生态学研究应与高通量测序及稳定同位素技术相结合;通过构建模型进一步加强对土壤食物网结构和功能的研究,从而深入揭示地下生态过程及其对地上植物生长的反馈作用机理.     

植物入侵对食物网的影响及其途径

生态系统中的物质和能量主要沿食物链在食物网中流通,诸多研究表明入侵植物对生态系统功能的影响是通过改变当地原有的食物网结构而实现的,因此外来植物入侵对食物网的影响受到人们越来越多的关注.本文分析了植物入侵引起食物网变化的原因以及改变食物网的途径,探讨了土著食物网特点对群落可入侵性的影响,得出以下结论:(1)食物网的变化主要是由于入侵植物引起的消费者基础食物资源或者周围环境条件的变化造成的;(2)入侵植物通过3种途径影响食物网:一是入侵植物具有较好的可利用性,能够直接被土著草食者取食,通过上行效应按照原有的路径进入土著食物网;二是当入侵植物的可利用性较差时,入侵植物所固定的能量通过引入新的消费者或者转变流通路径形成新的食物网结构;三是入侵植物通过非营养作用造成食物网中各级消费者的种群密度和行为活动等发生变化,进而影响土著生物群落和食物网结构;(3)食物网的大小及其连通性可能影响外来植物的入侵成功率.在今后的研究中,为深入揭示生物入侵对食物网的影响,在短期控制实验的基础上应加强长时间尺度的动态研究,对于食物网变化的定量描述对象也需要进一步加以明确.此外,食物网对入侵植物生态修复的响应以及食物网变化对入侵植物的反馈作用等也具有重要的研究价值.     

基于Ecopath模型的千岛湖生态系统结构和功能分析

为探索千岛湖生态系统现状及其历史变化, 根据2016年千岛湖的渔业资源与生态环境调查数据, 构建了千岛湖生态系统的 Ecopath 模型, 综合分析系统的能量流动过程、营养级结构和生态系统总体特征。2016年千岛湖 Ecopath 模型由18个功能组组成, 有效营养级范围为1—3.41, 牧食食物链的能量流动占系统总能量的56%。系统杂食指数(SOI)、联结指数(CI)、Finn循环指数分别为0.13, 0.26和5.15%。千岛湖与其他湖泊和水库比较, 其生态系统的各功能组的聚合度较高, 联结程度较为紧密, 物质再循环比例较高, 系统较为成熟。但千岛湖的系统总流量较低为24698.27 t/(km2·a), 总初级生产量与总呼吸量的比值为6.51, 表明系统总体规模较小且仍处于发展阶段。根据千岛湖生态系统历年变化趋势分析: 千岛湖生态系统的总体规模有变大趋势, 稳定性和复杂性有所增强, 但营养交互关系变弱, 系统抵抗外界干扰的能力仍较低。同时, 千岛湖生态系统的初级生产者转化效率较低, 食物网趋于简单, 应采取适当的管理措施, 以保障千岛湖生态系统的健康发展。     

食物网稳定性机制研究进展:一个基于等级系统的框架

食物网理论沟通了群落生态学和生态系统生态学，将生物多样性和生态系统功能的研究统一起来，是理解生态系统运作机制的关键。自从1973年Robert May的经典研究引发著名的"复杂性-稳定性"论辩之后，人们认识到食物网的稳定性是其结构维持、功能发挥和动态演化的一个重要前提，并开始了对食物网稳定性机制的探索。早期研究主要关注只包含拓扑关系的定性食物网，但后来人们逐渐认识到相互作用强度的重要性，并提出了诸如自限性、弱相互作用、适应性捕食等一系列机制。本文系统梳理了过往研究中模块层面的各类稳定性机制和全网层面对各模块的整合机制，从而清晰地展示了"模块-全网"双层框架的全貌。通过在其基础上的扩展，进而提出了一个基于等级系统的食物网稳定性框架，并从动力学和能量学角度，对各层级内部的稳定性机制以及层级之间的关系进行了探讨，以期为建立普适的食物网稳定性理论提供一些思路。未来的研究方向包括：①将稳定性机制的研究从食物网扩展到更一般的生态网络；②综合考虑生物物理要素、动力学稳定性、系统对能流功率的追求、环境的平稳程度、演化历史等影响因素，从而得到关于食物网结构和动态的更为深刻的认识。     

对生态系统中能量流动的几个问题的分析

能量的单向流动教师在讲述生态系统中能量的流动时,都要强调:能量的流动是单向的;物质的流动是循环的,属于生物地球化学循环.我认为,能量的单向流动应从以下几个方面理解. (一)能量在生态系统中沿食物链与食物网流动的过程中,很大一部分因生物的呼吸转化成热能散失掉了,根据热力学第二定律:一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的.(见热学教科书)它只能向自由能(在生态系统中就是贮藏在有机物中的化学能)减少的方向进行而不能逆转. (二)能量是伴随着食物沿食物链与食物     

基于碳、氮稳定同位素技术的东太湖水生食物网结构

稳定同位素技术是研究生态系统食物网中物质循环与能量流动的有效技术之一。碳稳定同位素比值(δ13C)常用来分析消费者食物来源,而氮稳定同位素比值(δ15N)常用来确定生物在食物网中的营养位置。本研究应用碳、氮稳定同位素技术构建了东太湖食物网结构。结果表明:东太湖食物网主要由两条营养传递途径组成,即浮游植物为初级生产者的浮游营养传递途径和苦草等大型水生植物为初级生产者的近岸底层营养传递途径,湖中9种主要鱼虾类能量主要来自近岸底层传递;翘嘴鲌(Erythroculter ilishaeformis)、鳜(Siniperca chuatsi)和鲶(Silurus sp.)作为湖泊中的顶极捕食者,具有相对最高的营养级,并占据食物网的顶层。     

贝加尔湖沿岸带不同生境底栖动物群落研究

大型底栖动物是湖泊生态系统的关键类群,是湖泊食物网的重要环节,是重要的碎屑消费者,是鱼类和鸟类的食物来源;它们能促进营养物质的矿化、调节泥水界面物质交换及促进水体自净,在生态系统物质循环和能量流动中起着重要作用14。而在生物环境中,水草是影       

基于土壤食物网的生态系统复杂性-稳定性关系研究进展

复杂性-稳定性关系是生态学核心问题之一。作为模式食物网,土壤食物网在探索生态系统复杂性-稳定性关系中起了极大的作用。总结了以Moore、de Ruiter、Neutel等为代表的理论生态学家以土壤食物网为工具研究生态系统复杂性-稳定性关系的方法、结论及不足之处,并展望了未来的发展方向。Moore、de Ruiter、Neutel等将土壤食物网功能群生物量数据、土壤食物网Lotka-Volterra模型和面向过程模型三者结合起来,描述相互作用强度大小格局、分室、能流组织形式等复杂性特征;将土壤食物网Lotka-Volterra模型与群落矩阵结合起来分析局域稳定性,进而探讨生态系统复杂性-稳定性关系的一般规律。在此基础上,Moore、de Ruiter、Neutel等证明了与随机食物网相比,真实食物网的相互作用强度格局、分室等复杂性特征提高了生态系统稳定性,生产力与稳定性共同决定了食物链的长度,并指出建立在平衡态基础上的静态土壤食物网模型在探索生态系统复杂性-稳定性关系方面具有较大的不足,动态土壤食物网是未来以土壤食物网为工具研究生态系统复杂性-稳定性关系的发展方向。     

溪流生态系统生态学研究

本文根据6年定位研究的结果,讨论了有关东北山溪生态系统生态学方面的问题,诸如溪流生态系统的组成、结构、能量流动、物质循环、食物网结构与营养能级等。调查了组成生物并对其做了定量分析;描述了能量的消耗途径并绘制了生态系统的能流框图;按营养关系划分了食物链和食物网结构,并根据各类群的生物量计算了不同营养能级的转换效率;按照水体中溶氧变化和水分循环规律建立了相应的动态模型。最后,对经典的将生态系统中生物类群划分为生产者、消费者和分解者三大集团进行了讨论,鉴于事实上每一生物类群分别具有生产、消费和分解等三重作用,因此,建议用生产过程、消费过程和分解过程来表述生物类群在生态系统中的功能作用。       

水生生态系统食物网复杂性与多样性的关系

探索食物网的复杂结构是生态学的中心问题之一。基于构建的黄河口海草床食物网并耦合实际食物网的数据集，整理了包含河口、湖泊、海洋和河流四种水生生态系统类型的48个实际食物网案例。以食物网的节点数反映食物网多样性，物种之间的营养链接数、链接密度和连通度来表示食物网的复杂性，采用营养缩尺模型描述水生生态系统食物网的复杂性特征与节点数的普适性规律。结果表明：所涉及的48个水生生态系统食物网的多样性和复杂性跨度较大，其中，节点数的分布范围为4-124，链接数为3-1830，链接密度为0.75-15.71，连通度为0.06-0.25。不同类型水生生态系统间的连通度存在显著性差异（P=0.01），节点数、链接数、链接密度不存在显著性差异。各类型生态系统的食物网链接数、链接密度均随节点数的增加而增加（R²=0.92，P<0.001和R²=0.82，P<0.001）。湖泊生态系统的连通度随节点数的变化不明显，围绕在0.20附近；而其他3种类型生态系统的食物网连通度随节点数的增加而降低（R²=0.06-0.41，P<0.001）。对全球尺度的水生食物网多样性和复杂性的定量化研究对于提升对食物网的复杂结构的科学认识，从系统尺度探究多样性和复杂性的关系提供数据支撑。     

达乌尔鼠兔的贮草选择与其栖息地植物群落的关系

啮齿动物是草原生态系统中一类重要的消费者,其食物选择以及食物资源的种间分配格局均与系统中物质,能量的流通有密切关系。因此,有关啮齿动物的食性及其适应问题,在生态系统的功能研究中亦受到广泛重视。     

南亚热带地区农业生态系统的能流分析

一、引言农业生态系统是通过绿色植物吸收太阳能并转化为化学潜能,经食物链流动过程最终转化为热能,散失于宇宙中。其能量流特征很大程度取决于人对该系统的调控和管理,这就是对农业生态系统施于除太阳能以外的其他辅助能量。这些辅助能不但对农作物转化太阳能的     

基于Ecopath模型的胶州湾生态系统结构和能量流动分析

根据2015—2016年在胶州湾进行的渔业资源与生态环境调查数据,利用Ecopath with Ecosim 6.5(Ew E)软件构建了胶州湾生态通道模型,分析了现阶段该海湾生态系统营养结构、能量流动过程和生态系统总特征。结果表明:胶州湾生态通道模型共由21个功能组组成,各功能组营养级范围为1~4.383,渔获物平均营养级为2.023,以菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)为主;胶州湾生态系统的能量流动主要以牧食食物链为主,占系统能量来源的59%。生态网络分析表明:系统能量主要分布在6个营养级,来源于初级生产者的能量转化效率为16.22%,来自碎屑的转化效率为15.76%,系统平均转化效率16.35%。胶州湾生态系统总初级生产力与总呼吸量的比值为2.518,系统处于不成熟状态。     

"生态系统的能量流动"一节的教学设计

“问题导学法”是一种以教材为依据 ,通过学生对问题进行分析、探究来获得知识和发展能力的一种课堂教学模式 ,这种教学法注重学生主体地位的发挥和能力的培养 ,充分体现了“以学生为中心”的教学理念。教师的作用主要体现在如何设计问题和组织教学。笔者在“生态系统的能量流动”一节的教学中成功运用了此方法 ,收到了良好的教学效果。1　教材内容分析生态系统的能量流动是生态系统的基本功能之一 ,能量流动的结构基础是食物链和食物网 ,生态系统中能量的输入和输出涉及到生物新陈代谢过程中光合作用和呼吸作用的知识 ,能量在各个营养级上…     

微型浮游生物生态学研究概述

最近一二十年来,原绿藻和微食物网的重大发现已使人们充分认识到微型浮游生物在水域生态系统的养分循环和能量流动中的重要意义,也为微型浮游生物的研究提出了新的方向。对微型浮游生物的主要类群,即微型浮游植物、异养细菌和微型浮游动物的生态学研究进展作了概述,在此基础上讨论了类群间的生态关系和微食物网的研究动向。最后对微型游生物生态学的继续研究提出了几点看法。     

基于Ecopath模型的温州湾海域生态系统结构和功能分析

为探究温州湾生态系统整体结构,根据2019-2020年温州湾渔业资源调查结果,利用Ecopath with Ecosim 6.5软件构建了由21个功能组组成的生态系统能流通道模型,分析了该海域生态系统总体特征、营养结构和能量流动过程。结果表明：生态系统各功能组的营养级范围为1.000~4.372,带鱼（Trichiurus lepturus ）营养级最高;系统总流量为10 874.67 t/（km²·a）,系统净生产量为3 392.965 t/（km²·a）;系统能量流动呈金字塔状分布,能量流量随着营养级的升高而降低,来源于初级生产者转化效率为15.20%,来源于有机碎屑的转化效率为16.03%,系统总能量转化效率为15.49%;系统总初级生产量/总呼吸量为3.636,系统连接指数为0.298,Finn’s循环指数为2.22%,Finn’s平均路径长度为2.324,杂食指数为0.167。温州湾生态系统处于不成熟状态,系统稳定性相对较低,建议加强对关键物种的保护,以期提高能量利用效率和保障生态系统结构完整性。     

基于Ecopath模型的崂山湾人工鱼礁区生态系统结构和功能研究

基于2014—2016年青岛崂山湾人工鱼礁区的生物资源调查数据,利用Ecopath with Ecosim(EwE)软件构建崂山湾人工鱼礁区生态系统生态通道模型(Ecopath),系统分析了崂山湾人工鱼礁区生态系统的能量流动规律和结构特征,估算了栉孔扇贝的养殖容量。该模型由17个功能组组成,基本涵盖了崂山湾人工鱼礁区生态系统能量流动的主要过程。生态网络分析表明,生态系统各功能组的营养级范围为1.0—4.255,星康吉鳗占据了营养级的最高层。能量流动主要有5级,各营养级平均能量传递效率为10.8%,其中来自初级生产者的能量效率为9.8%,来自碎屑的传递效率为10.9%;系统总流量为14256.510 t km~(-2) a~(-1),其中68%的能量来自碎屑供给;系统的总初级生产量/总呼吸量为1.127,系统联结指数为0.293,杂食指数为0.333,表明崂山湾人工鱼礁区生态系统成熟度较高,食物网结构较复杂,系统内部稳定性较高。关键种指数分析结果显示,许氏平鲉具有较高的关键指数和相对总影响,表明其可能在当前生态系统中扮演重要的生态角色。吊笼养殖栉孔扇贝生态容纳量为189.679 t/km~2,在维持生态系统平衡和稳定的前提下,当前现存量最大可增加18.55%。     

土壤食物网中的真菌/细菌比率及测定方法

土壤食物网对有机质的分解有两条途径, 即真菌途径和细菌途径。 在不同的土壤生态系统中, 由于提供能源的有机物其分解的难易程度不同, 这两条途径所起的作用也不同。以细菌分解途径为主导的土壤,有机质降解快,氮矿化率高, 有利于养分供应。以真菌途径为主的土壤,氮和能量转化比较缓慢,有利于有机质存贮和氮的固持。因此,土壤食物网的细菌∕真菌比率, 反映了整个土壤食物网的结构和功能对不同土壤条件的响应。细菌∕真菌比率的常规测定方法有显微镜计数法,选择性呼吸抑制法,麦角固醇法,氨基葡萄糖/胞壁酸法等。磷酸脂肪酸分析法（PLFA）是一种测定微生物群落结构的新方法,所测定的真菌和细菌脂肪酸分子团相对量（摩尔浓度）是一个有用的指标, 但由于真菌与细菌的细胞个体存在很大差异, 要把它换算成真菌与细菌生物量碳的绝对比例, 还存在一定困难。对土壤条件和整个食物网结构的了解有助于确定有关转换参数。     

基于稳定同位素的湿地食物源判定和食物网构建研究进展

湿地生物营养动力学是湿地生态系统结构和功能评价研究的基础.碳、氮稳定同位素作为识别营养关系的方法,已在湿地生态系统食物来源、组成和食物链传递研究中得到广泛运用.本文系统综述了稳定同位素食物贡献度计算模型和营养级确定的基本方法和理论;讨论了动物营养分馏值和基线的选择依据;概括了湿地生态系统典型食物源及其稳定同位素变化特征;总结了草食、杂食和肉食等不同营养级动物的食物来源.指出了稳定同位素在湿地食物源溯源和食物网研究中的不足;基于国内外研究现状和发展趋势及需求,展望了未来同位素技术在湿地食物网生态学研究中的运用前景和研究重点,提出需要加强稳定同位素营养分馏和基线的影响因素、样品处理和保存方式研究以及胃含物、分子标记物和多元素同位素结合分析.