[科普中國]-群落代謝

概念

群落代謝是指起始于綠色植物的光合作用，經(jīng)歷了草食性和肉食性過程，最后經(jīng)微生物分解釋放，并以熱的形式散發(fā)到環(huán)境中，且一些物質(zhì)經(jīng)過相關(guān)的反應(yīng)而成為可溶性物質(zhì)再供自養(yǎng)生產(chǎn)者重新利用的一系列過程，即是指群落中能量和物質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)過程。2

特點(diǎn)在生物群落中，各類生物的生態(tài)功能不同。綠色植物是自養(yǎng)生產(chǎn)者，動物則是異養(yǎng)消費(fèi)者，為了在研究上的方便，人們又將食草動物和各種食植物者稱為一級消費(fèi)者。以食草動物為食的食肉動物則為二級消費(fèi)者，而捕食二級消費(fèi)者的食肉動物被稱為三級消費(fèi)者。這種捕食的營養(yǎng)關(guān)系便形成了一些食物鏈。此外，還有一些異養(yǎng)生物也參加到上述各類食物鏈中，從而在生物群落內(nèi)形成了復(fù)雜的食物網(wǎng)。細(xì)菌、真菌和土壤動物則使動、植物殘?bào)w及各種排泄物分解，并最終使這些物質(zhì)經(jīng)過礦化作用而成為可溶性物質(zhì)供自養(yǎng)生產(chǎn)者重新利用。人們稱此過程為群落代謝?？梢?，生物群落代謝實(shí)質(zhì)上就是生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程，也是物質(zhì)的循環(huán)過程（物質(zhì)循環(huán)）。2

生態(tài)系統(tǒng)在不同發(fā)育期在結(jié)構(gòu)和功能上是有區(qū)別的。發(fā)育到成熟期的生態(tài)系統(tǒng)生物群落結(jié)構(gòu)多樣性增大，包括物種多樣性、有機(jī)物的多樣性和垂直分層導(dǎo)致的小生境多樣化等。其中物種多樣性一均勻性是基礎(chǔ)，它是物種數(shù)量增多的結(jié)果，同時(shí)又為其他物種的遷入創(chuàng)造了條件。有機(jī)物多樣性的增加，是群落代謝產(chǎn)物或分泌物增加的結(jié)果，它可使系統(tǒng)的各種反饋和相克機(jī)制及信息量增多。3

群落代謝的能量流動是在系統(tǒng)的生產(chǎn)、消費(fèi)和分解的過程中即物質(zhì)循環(huán)過程中實(shí)現(xiàn)的。群落代謝的氧總吸收量與沉積物的有機(jī)質(zhì)總量不相關(guān)，而與能氧化的部分有關(guān)。4

測量方法要計(jì)算給定群落的每個成員的能量收支是一項(xiàng)很復(fù)雜的工作。因此，另一種選擇方法是整體解決的辦法，把群落代謝作為整體來測定。假若所研究的群落是嚴(yán)格需氧的話，那么就不存在很大的方法上的問題，因?yàn)?，群落代謝可根據(jù)氧吸收量來測定。

所有生物（需氧生物，厭氧生物和發(fā)酵生物）的代謝不僅導(dǎo)致熱的產(chǎn)生，而且也產(chǎn)生了氫和電子（用脫氫反應(yīng)），在這一點(diǎn)上，它們都是相似的。除發(fā)酵細(xì)菌外（它們被認(rèn)為沒有電子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)），氫和電子在電子傳遞鏈上被轉(zhuǎn)移到終端接受器。因此，大型動物、小型動物、微型動物和細(xì)菌的整個群落代謝，可根據(jù)氫或電子向接受器的轉(zhuǎn)移率測定，而該轉(zhuǎn)移率依次可根據(jù)用于這種轉(zhuǎn)移的酶催化劑——?dú)浠傅幕钚詠砉烙?jì)。

測量群落代謝的理想方法可以利用產(chǎn)生的熱能，因?yàn)闊崾切柩鹾粑彩菂捬鹾粑漠a(chǎn)物。直接測熱法曾在海洋沉積中試過，但該項(xiàng)技術(shù)特別難，尤其是對所得結(jié)果的解釋更難，因此，事實(shí)上化學(xué)法（通常根據(jù)氧吸收）是較可取的。4