新陈代谢是生物的基本生理过程。生态学代谢理论(metabolic theory of ecology)基于生物个体大小和环境温度对个体新陈代谢过程的影响,使用尺度推移(scaling)的方法来解释多种生态学格局和过程。James Borwn等将这一理论用于解释物种多...
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新陈代谢是生物的基本生理过程。生态学代谢理论(metabolic theory of ecology)基于生物个体大小和环境温度对个体新陈代谢过程的影响,使用尺度推移(scaling)的方法来解释多种生态学格局和过程。James Borwn等将这一理论用于解释物种多样性的大尺度格局,并从机制上解释了物种多样性与环境温度的关系。这一理论提出了两个明确的预测:(1)物种多样性的对数与绝对温度的倒数之间呈线性关系;(2)这一线性关系的斜率为–0.6至–0.7。这一理论自提出以来,饱受争议,经过了正反两方面经验数据的检验,目前仍未形成一致的结论。虽然这一理论仍面临着一些有待解决的问题,但它以崭新的思路和方法有别于以往的基于统计学方法的研究。人们过去对该理论的实证检验忽略了两个重要的约束条件,即除温度以外的环境条件处于理想状态和群落处于平衡状态,而这两个约束条件是理解该理论的基础。本文对生态学代谢理论的理论框架、预测和含义,以及以往的检验结果进行阐述,在此基础上提出了作者对该理论的若干认识和未来研究中应考虑的若干问题。
生态学代谢理论(metabolic theory of ecology,MTE)指的是生物的代谢速度随着温度的升高而增加,随生物个体大小(即生物量)的增加而异速增长。根据 MTE理论可预测异养过程与自养过程对温度的反应不同,低温对异养代谢的抑制要明显;而随着...
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生态学代谢理论(metabolic theory of ecology,MTE)指的是生物的代谢速度随着温度的升高而增加,随生物个体大小(即生物量)的增加而异速增长。根据 MTE理论可预测异养过程与自养过程对温度的反应不同,低温对异养代谢的抑制要明显;而随着温度升高,异养代谢升高的速度比自养代谢升高的速度要快。MTE理论可以对海洋浮游微食物网生物的代谢研究进行理论指导,用于解释一些低温造成的海洋浮游生态学现象,以及预测全球变暖的影响。多年来人们一直根据 MTE理论开展理论分析和实验检验,发现低温会抑制细菌和微型浮游动物的生长,并可以降低微型浮游动物的摄食率。春季高纬度海区的海水温度会抑制细菌的生长,而浮游植物则几乎不受影响,从而造成春季水华发生。温度和底物浓度是冷海(水温≤4℃)细菌生长率低的原因,但在永冷海(周年温度≤4℃的海区,包括极地海区和深海的大部分)中究竟是低温还是底物浓度限制了细菌的生长率仍被争论。全球变暖的预测认为本世纪海洋表层温度会升高 2~6℃。根据 MTE理论,温度升高对自养和异养过程的影响不同,围隔实验证明全球变暖将导致水华与细菌、水华与微型浮游动物的时滞变小,促进微型浮游动物对细菌和浮游植物的摄食,改变有机物质自养生产和异养消耗之间的平衡,使更多的物质和能量进入呼吸作用,使得生态系统变得更加异养。但在温度升高对海洋细菌生长效率和细菌生物量变化的研究方面,MTE理论还有一定的局限性,需要进一步的理论分析和实验检验。
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