食物网和营养动态

“谁吃谁”将群落中的物种通过食物网联系起来，能量和物质在其中流动，一个层级的变化可以波及整个网络。

Definition

食物网和营养动态描述了物种之间摄食相互作用的网络，以及由此产生的能量流动和群落中各营养级丰度的调控。

Scope

本主题涵盖摄食关系的结构和动态：营养级和食物链、食物网的网络结构、能量传递效率和生产力金字塔，以及捕食者自上而下或资源自下而上对群落的调控。它包括关键捕食、营养级联以及移除顶级消费者造成的后果。

Core questions

• 摄食关系是如何组织成营养级和食物网的？
• 能量从一个营养级传递到下一个营养级的效率如何？
• 群落何时受自上而下控制，何时受自下而上控制？
• 营养级联如何通过群落传播捕食者的影响？

Key theories

营养动态能量流

以初级生产形式进入群落的能量在营养级之间传递，每一步都有大量损失，因此只有一小部分到达顶级消费者，这限制了食物链的长度和更高营养级的生物量。

营养级联和自上而下控制

捕食者可以自上而下地调控群落，它们的移除可以释放草食动物或中级捕食者，形成级联效应，从而重组较低营养级的丰度和多样性。

Mechanisms

生产者固定能量，当它们被消费者摄食时，能量便传递给消费者；由于呼吸、排泄和不完全摄食在每次传递中会耗散大部分能量，生态效率通常约为10%，这限制了营养级的数量。捕食者会减少猎物的丰度或改变其行为，这反过来又会影响猎物的资源；当这些效应沿着食物链传播时，就会产生营养级联，其强度取决于食物网的连通性、杂食性以及强相互作用者的存在。

Clinical relevance

对食物网的理解有助于渔业和捕食者管理、顶级捕食者的保护、物种丧失后果的预测以及通过生物制剂控制害虫。这属于教育范畴，而非管理处方。

History

埃尔顿于1927年描述了食物链和数量金字塔，林德曼于1942年量化了通过营养级的能量流动。佩恩在20世纪60年代进行的基石捕食者实验揭示了自上而下的控制，埃斯特斯及其同事记录了由于顶级消费者丧失而导致的普遍营养降级。

Debates

自上而下与自下而上控制

捕食者控制与资源供应控制的相对重要性在不同系统中有所不同，生态学家们争论何时何地何种控制占主导地位，许多群落同时受到两者的影响。

Key figures

• Charles Elton
• Raymond Lindeman
• Robert Paine
• James Estes

Seminal works

• lindeman1942
• paine1966
• estes2011

Frequently asked questions

为什么食物链通常很短？

因为一个营养级中只有大约10%的能量传递给下一个营养级，能量不足以支持许多营养级，这使得大多数食物链限制在四到五个环节。

什么是营养级联？

营养级联是指顶级捕食者丰度的变化沿着食物网向下传播，间接改变其下方两个或更多营养级生物的丰度。