生物体的大小分布告诉我们一个湖的能量效率是多少

生物体的大小分布告诉我们一个湖的能量效率是多少

来自莱布尼兹淡水生态与内陆渔业研究所(IGB)的研究人员和国际同行们现在已经在经验上证明，湖泊中生物的大小分布有助于得出有关食物网能源效率的有力结论。这种关系使科学家能够更好、更直接地了解影响水生生态系统的生物过程和扰动。

任何一个栖息地只能容纳一定数量的大型生物，因为它们必须以较小的生物为食。在生态学中，营养转移效率(TTE)描述了这种联系:大约90%的能量从食物链的一个层次损失到下一个层次，换句话说，只剩下10%。例如，如果一只猛禽吃掉了一只兔子，它只能利用兔子生长和生存所需的10%的能量来增加自己的体重——那么大部分的能量就会消失。IGB的研究人员现在已经研究了这个重要的模型参数在自然湖泊生态系统中究竟有多大，以及它与不同大小群体的生物种群密度之间的关系。“当然,调查已经进行到营养传输效率和规模分布,但他们比我们的研究规模较小:我们分析了所有的营养水平,从细菌到大型鱼类,”Thomas Mehner博士,该研究的第一作者、食物网社区研究小组在游戏内生态和鱼。

现有食物的利用率低于预期

研究人员的研究涉及在德国北部的两个浅水和营养丰富的小湖泊中研究食物网，每一个湖泊都通过在每个湖泊的中间安装一个窗帘，在一年的时间内分成两个封闭的系统。长时间的分裂意味着两种生物的关键群体的发育是不同的，这使得科学家们能够收集总共四种不同的水生生态系统的数据。研究人员确定了湖泊中所有生物的生物量和大小。此外，研究小组还计算了湖泊中各层次食物链的营养转移效率。为了达到这一目的，他们比较了初级和细菌生产和二次生产(即消费者水平上生物量的增加)。

托马斯•梅纳(Thomas Mehner)报告称:“我们发现，能源效率低于普遍假设的水平:即远低于10%。换句话说，现有食品的利用率远低于预期。”在所有四个湖泊系统中所确定的小板或多或少同样低。然而，关于TTE和大小分布之间的关系的生态理论的预测得到了证实:当营养转移效率低于10%时，这对应于模型中日益陡峭的下降曲线。因此，在这四个湖的一半，大型生物的生物量也比预期的下降得更强烈。例如，研究人员发现，在水里的消费者比在更高的TTE的情况下要少得多。

将湖泊中的大小分布作为“工具”

营养转移效率与规模分布之间的关系是稳定的，这为研究水生生态系统开辟了新的可能性。与其煞费苦心地识别TTE，还不如用它来测量人口密度和大小分布。营养传递效率是一个重要的参数，但我们往往不知道这个参数的大小。我们能够证明，更容易确定和更普遍应用的大小分布，可能足以评估生态系统的能量状态和效率。因此，大小分布可以作为获取诸如全球变暖、外来物种入侵、栖息地变化或人类对生态系统功能的开发等信息的“工具”。