生理特点大站股票和微生物在远洋食物网的独特位置
微生物的特殊角色在食物链和生物地球化学循环通常解释为他们的一些生理特征加上大量的股票。生理特征包括:高营业额和增长率,例如5普通人浮游植物),3普通人(细菌)和1普通人(protozoplankton)(白色et al . 1991;Ducklow和卡尔森1992;玫瑰和卡隆2007;Bec et al . 2008);广泛的C: N比率,例如6.6 > 12(浮游植物),4 - 4.5(细菌)和4.5 6 (protozooplankton);核酸含量高;和快速适应的细菌通过基因转移代理(按钮,罗伯逊2001;Canchaya et al . 2003;Casjens 2003; Lang and Beatty 2007). The standing stocks of phytoplankton, bacteria and protozooplankton in的透光层海洋是:0.78、0.35和0.16 Pg C(总:1.3 Pg C),这是一个数量级大于mesozooplankton常务股票,即0.1 Pg C (Le Quere et al . 2005年)。
说明海洋浮游植物的大量细胞,安徒生(2008)想象创造(记住)一个长字符串并排放置3.6 x 1025 phytoplankters(平均直径:2 ^ m),存在于任何一个即时的透光层(平均深度:100米)。使用地球和月球作为参考点,他计算出浮游植物细胞的字符串将延长从地球到月球来回770000公里往返)(即1000亿次(2008年安徒生一百亿倍)!做一个类似的计算为3.6×1028细菌(平均直径:1 ^ m),存在于任何一个即时上200的海洋(惠特曼et al . 1998;大约10%的这些是自养细胞)给一个字符串,将延长从地球到月球来回50万亿次。相应的价值对整个海洋从表面到下(包括海洋沉积物的前10厘米:11.8 x 1028细菌)是150万亿次。
微生物不仅可以解释的特殊角色的生理特征和大型站的股票,但也(或者)他们独特的位置远洋食物网。为了说明这一点和勒让德•利弗金(2008)研究了影响细菌的活性逐渐增加食物网链接的数量在一个模型(即隔间之间的联系:食物链复杂性)。他们发现,增加食物网伴随着复杂性增加的食物链将有机碳的细菌,导致增加了细菌的呼吸。例如,从一个模型与10营养隔间之间流动模型与15流三倍细菌呼吸。换句话说,同时保持常数的模型参数细菌(即生理特征),这些生物的贡献与食物网社区异养呼吸增加复杂性。因此,远洋食物网的复杂性以及随之而来的反馈可以账户,至少在某种程度上,主要的细菌在碳循环中的作用。
为了说明定量点在前面的段落中,我们使用一个简单的稳态模型,比较了增加生理的影响利率和增加食物网的复杂性,即其内部联系。图1显示了参数(左)和模拟流(右侧)的参考模型和三个变体。在所有模型中,有一个外部资源流入室,损失流从每个隔间和隔间之间流动。的“生产”隔间B, C,…传递给下一个隔间(例如通过捕食),这部分损失;重复这个过程,直到食物网用完了所有的资源供应。的三个修改模型说明了各自的影响增加的速度损失(50%),添加回收资源从B,并添加回收的资源从所有的隔间。
模型参数
模拟流
参考模型
资源
修改模型损失增加了50%
资源
0.55
回收从B
回收所有隔间
资源
330 J21 49
10.3
资源
39 345 317 f
338年327 | 35
“154
图1所示。稳态模型,比较了增加生理的影响利率和增加食物网的复杂性,即其内部联系:参考模型和三个变种。左:模型参数;右侧:模仿流动。文中给出细节。
左边的图1显示了引用和三个修改的参数模型。因为在稳态模型,从任何隔间输出流参数之和等于1.0。右边的图1显示了每个模型的建模流程。因为模型是在稳定状态下,输出流从一个舱的总和等于输入流进舱。
右边的图1,外部输入的资源在所有模型都是一样的,即100单位的资源(的元素,例如C, N, P),因为回收资源的总输入进舱时增加到127回收从B,和154年有回收隔间的损失从舱的模型在模型中充分回收和增加损失是46岁和45岁,分别显示,食物网的复杂性增加的数量(即内部联系)有相同的净效应的模拟损失增加了生理的损失由A。为了更好地理解模型的结果,一个可以想象室代表细菌。在这种情况下,将细菌呼吸的损失,增加了生理的损失会增加呼吸的比例的资源被细菌吸收。图1(右)也显示资源的数量通过舱转移到剩余的食物网中更高的模型与全回收(即108年)和比模型中增加损失(例如55),这表明增加食物网的复杂性(即其内部联系)增加整个食物网的整体活动。
生态模型的解释如下。外室接收输入来自食物网(外部资源)和内部(回收),它就失去了(即remineralises或分泌)它获得的资源的一部分,它转移剩余食物网。资源可以是无机或有机养分。化学元素建模可以C, N, P,等。舱一个对应于微生物隔间(自养和异养)真正的远洋食物网。模型结果都生态和生物地球化学意义,解释在以下段落。
食物网资源的可溶解或微粒。两者之间的阈值大小类别取决于过滤器用于分离的保留特性的滤液粒子,即一般0.7、0.2或0.1 m ^。此外,研究人员往往区分大小的粒子。在这里,两个大小类别之间的阈值取决于孔隙过滤器用于区分两种类型的粒子,即通常2或5 ^ m。
溶解的起源资源既是内部和外部食物网。外部资源都无机和有机营养,从深水(上涌,深对流通风)和大陆(新鲜水流动,即河流和地下水和大气)。内部资源是无机和有机营养物质由自养生物(浮游植物分泌)和hetero-trophs(回收)。食物网使用溶解的资源相当专业,因为特定的代谢率(即单位生物量利率或大小)通常直接大小和表面体积比的函数。鉴于微生物很小,高营业额和增长速度,他们(尤其是浮游植物和细菌)战胜大生物溶解吸收的资源。
在食物链中,自养生物和异养生物都有助于溶解有机物(DOM)的生产,但不同的机制。(1)浮游植物释放的一部分作为溶解有机碳(DOC)光合作用的产物。这就是所谓的分泌。(2)有机材料被异养生物通常有一个C: N比率等于或高于自己。因此,为了保持其内部化学平衡,异养生物可以释放多余的元素作为二氧化碳,氨和DOM(或占用无机营养物质)。这叫做呼吸或排泄,更一般的回收(生理学家经常使用术语“排泄”的释放二氧化碳和有机化合物)。(3)的病毒裂解细菌、浮游植物、原生动物引起细胞材料在周围介质的释放。呼吸、排泄和损失由于病毒裂解被称为remineralisation。
微粒的起源也是外部和内部资源食物网。外部资源包括有机粒子大洲。内部资源是有机粒子产生的食物网,如浮游植物细胞,碎屑和海洋雪(如粪便颗粒,和透明exopolymeric粒子,TEP)。食物网使用的颗粒由微生物资源可能包括竞争更大的生物。一方面,原生动物通常使用下面的小颗粒大小,可以有效地吸收的后生动物(主要是细菌和小型浮游植物),即没有原生动物和后生动物之间的竞争。作为一个重要的例外,一些hetero-trophic甲藻容易摄取硅藻,从而有效地竞争在较大的浮游动物(如1994年谢尔和谢尔评论,2008)。此外,mesozooplankton主要食草动物的粪便颗粒可能是原生动物(保尔森和球队2008),而不是像通常认为的桡足类(球队和保尔森2007年)。细菌间接与后生动物争夺大颗粒(浮游植物碎屑和海洋雪)以独特的方式。细菌分解粒子与胞外酶(因此,使其不可用较大的生物),和释放的DOM。因此,异养微生物不断地修改他们的环境优化基本资源的可用性,同时限制访问这些资源远洋食物网的其他组件。
表1。食物网资源的大小之间的关系(产地:外部和内部),内部资源的来源在食物网中,微生物和资源的使用和后生动物。
食物网资源的大小
在食物来源网络
微生物和后生动物
小颗粒(< 2,或者< 5 ^ m)大颗粒(> 2,或者> 5 ^ m)
浮游植物和异养生物(即从底部和顶部的食物网)
主要是浮游植物(即从食物链底部)浮游植物和异养生物(即从底部和食物链的顶端)_
使用溶解微生物比后生动物资源
微生物使用小颗粒没有与后生动物微生物与后生动物争夺竞争大的粒子
表1总结了食物网资源的大小之间的关系(他们的来源包括内部和外部),内部资源的来源在食物网中,并通过微生物和后生动物资源的使用。因为内部资源来自整个食物网,方便把食物网的底部之间的来源,即浮游植物,和顶部,即后生动物,异养微生物占据一个中间的位置。独特的地位,为微生物提供对资源的访问从底部和食物链的顶端。因此,微生物利用几乎所有的溶解资源,和微粒的资源的一个重要份额,他们垄断(或支配)的使用内部和外部资源。换句话说,微生物不仅利用大部分的资源,但他们也阻止后生动物访问他们,即他们的“囤积居奇”资源。
它遵循从先前的段落,因为他们主宰的使用资源,微生物在食物网中发挥关键作用。自养微生物(浮游植物)溶解无机资源使用,即在沿海水域与底栖生物自养生物,海洋和沿海开放他们与异养细菌竞争。异养微生物同时使用溶解和微粒资源。关于无机和有机资源,细菌与浮游植物争夺无机营养,溶解有机物的主要用户(有一些报道表明一些浮游原生动物还可以使用DOM,例如,Laybourn-Parry et al . 1997年,但这不是生态意义)。小有机粒子不是有效的后生动物放牧是由原生动物使用。大型有机粒子的对象是微生物(细菌和原生动物)和后生动物之间的竞争。
继续阅读:Foodweb功能
这篇文章有用吗?
