Морские пищевые сети и трофическая динамика

Энергия, фиксированная фитопланктоном, движется вверх через пастбищных организмов, хищников и разлагателей в сетях, структура которых — и удивительная важность микробов в них — определяет продуктивность всего океана.

Definition

Морские пищевые сети — это сети пищевых взаимосвязей, которые перемещают энергию и питательные вещества между океаническими организмами; трофическая динамика описывает, как продукция передается, трансформируется и теряется по мере прохождения через эти уровни.

Scope

Эта тема охватывает передачу энергии и материала между трофическими уровнями, классическую пастбищную пищевую цепь от фитопланктона до рыбы, микробную петлю, которая перерабатывает растворенное органическое вещество, эффективность трофической передачи и контролирующие факторы (снизу вверх и сверху вниз), которые формируют структуру морских сообществ.

Core questions

• Насколько эффективно передается энергия от одного трофического уровня к следующему в море?
• Что такое микробная петля и как она изменяет классическую пищевую цепь?
• Как поступление питательных веществ снизу вверх и хищничество сверху вниз совместно формируют структуру морских сообществ?
• Как структура пищевой сети влияет на уловы рыбы и стабильность экосистем?

Key theories

Эффективность трофической передачи

Лишь небольшая часть энергии на одном трофическом уровне передается следующему, поэтому короткие пищевые цепи в продуктивных районах апвеллинга поддерживают гораздо более крупные рыбные промыслы, чем длинные цепи в открытом океане.

Микробная петля

Бактерии потребляют растворенное органическое вещество и поедаются простейшими, возвращая углерод и питательные вещества в пищевую сеть и выявляя основной путь, который классическая пастбищная цепь упускала из виду.

Mechanisms

Фитопланктон поедается зоопланктоном, который, в свою очередь, поедается более крупными животными, при этом на каждом этапе происходит потеря энергии примерно на порядок величины из-за дыхания и отходов. Параллельно микробная петля направляет растворенное органическое вещество через бактерии и простейших обратно в сеть, и относительная важность этих путей зависит от поступления питательных веществ и размерной структуры планктона.

Clinical relevance

Структура пищевой сети определяет, как первичная продукция преобразуется в промысловую рыбу, как загрязнители, такие как ртуть, биомагнифицируются к высшим хищникам, и как экосистемы реагируют на перелов и вызванные изменением климата сдвиги в планктонных сообществах.

History

Трофико-динамическая концепция потока энергии Линдмана (1942) количественно описала пищевые сети; в океане Померой, а затем Азам и его коллеги установили существование микробной петли в конце 1970-х и 1983 годах, что принципиально изменило представление о том, как происходит поток морской энергии и углерода.

Key figures

• Lawrence Pomeroy
• Farooq Azam
• John Steele

Seminal works

• millerWheeler2012
• azam1983

Frequently asked questions

Почему в открытом океане так мало крупных хищников?

Поскольку только около одной десятой энергии на каждом трофическом уровне передается следующему, длинные пищевые цепи открытого океана оставляют мало энергии для высших хищников, которые поэтому относительно редки.

Что такое микробная петля?

Это путь, по которому бактерии поглощают растворенное органическое вещество, выделяемое другими организмами, а затем потребляются крошечными простейшими, перерабатывая углерод и питательные вещества обратно в морскую пищевую сеть.