生态系统中的能量流动p精.ppt

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1、生态系统中的能量流动p1第1页，本讲稿共90页1.1.生态系统中的初级生产生态系统中的初级生产1.1 1.1 初级生产的基本概念初级生产的基本概念1.2 1.2 地球上初级生产力的分布地球上初级生产力的分布1.3 1.3 初级生产的生产效率初级生产的生产效率1.4 1.4 初级生产量的限制因素初级生产量的限制因素1.5 1.5 初级生产量的测定方法初级生产量的测定方法2第2页，本讲稿共90页3第3页，本讲稿共90页12.1.1 12.1.1 初级生产的基本概念初级生产的基本概念生产过程生产过程：生产者通过光合作用合成复杂的有机物质，使植物的生物量生产者通过光合作用合成复杂的有机物质，使植物的生

2、物量(包括包括个体数量和生长个体数量和生长)增加增加消费者摄食植物已经制造好的有机物质消费者摄食植物已经制造好的有机物质(包括直接的取食植物和间接的取食食包括直接的取食植物和间接的取食食草动物和食肉动物草动物和食肉动物)，通过消化、吸收在合成为自身所需的有机物质，增加动，通过消化、吸收在合成为自身所需的有机物质，增加动物的生产量物的生产量初级生产初级生产：自养生物的生产过程，其提供的生产力为初级生产力：自养生物的生产过程，其提供的生产力为初级生产力次级生产次级生产：异养生物再生产过程，提供的生产力为次级生产力：异养生物再生产过程，提供的生产力为次级生产力4第4页，本讲稿共90页初级生产的基本概

3、念初级生产的基本概念初级生产量初级生产量(primary production)(primary production)：绿色植物通过光合作用合：绿色植物通过光合作用合成有机物质的数量称为初级生产量，也称第一性生产量成有机物质的数量称为初级生产量，也称第一性生产量净净初初级生产级生产量量(net primary production)(net primary production)：初级生产过程植物固：初级生产过程植物固定的能量一部分被植物自己的呼吸消耗掉，剩下的可用于植物的定的能量一部分被植物自己的呼吸消耗掉，剩下的可用于植物的生长和生殖，这部分生产量成为生长和生殖，这部分生产量成为淨初級淨

4、初級生产生产量量(NP)(NP)总总初初级生产级生产量量(gross primary production)(gross primary production)：初级生产过：初级生产过程植物固定的能量的总量程植物固定的能量的总量 GP=NP+R GP=NP+R5第5页，本讲稿共90页初级生产力：初级生产力：植物群落在一定空间一定时间内所生产的有植物群落在一定空间一定时间内所生产的有机物质积累的数量机物质积累的数量 生物量生物量(biomass)(biomass)：是指某一时刻单位面积上积存的是指某一时刻单位面积上积存的有机物质的量。以鲜重或干重表示有机物质的量。以鲜重或干重表示现存量：现存量：

5、是指绿色植物初级生产量被植食动物取食及枯枝落是指绿色植物初级生产量被植食动物取食及枯枝落叶掉落后所剩下的存活部分叶掉落后所剩下的存活部分 SC=GP-R-H-D SC=GP-R-H-D6第6页，本讲稿共90页初级生产7第7页，本讲稿共90页8第8页，本讲稿共90页1.2 1.2 地球上初级生产力的分布地球上初级生产力的分布不同生态系统类型的初级生产力不同不同生态系统类型的初级生产力不同陆地比水域的初级生产力总量大陆地比水域的初级生产力总量大陆地上初级生产力有随纬度增加逐渐降低的趋势陆地上初级生产力有随纬度增加逐渐降低的趋势海洋中初级生产力由河口湾向大陆架和大洋区逐渐降低海洋中初级生产力由河口湾

6、向大陆架和大洋区逐渐降低生态系统的初级生产力随群落的演替而变化生态系统的初级生产力随群落的演替而变化水体和陆地生态系统的生产力有垂直变化水体和陆地生态系统的生产力有垂直变化初级生产力随季节变化初级生产力随季节变化9第9页，本讲稿共90页10第10页，本讲稿共90页不同生态系统的初级生产力11第11页，本讲稿共90页Average net primary productivity in grams of Average net primary productivity in grams of organic material per square meter per year of organi

7、c material per square meter per year of some terrestrial and aquatic ecosystemssome terrestrial and aquatic ecosystemsNET PRIMARY PRODUCTIVITY12第12页，本讲稿共90页初级生产力随群落的演替而变化初级生产力随群落的演替而变化13第13页，本讲稿共90页初级生产力的分布初级生产力的分布生产力极低的区域：生产力极低的区域：1000kcal/m1000kcal/m2 2.a.a或者更少，如大部分海洋和荒或者更少，如大部分海洋和荒漠。漠。中等生产力区域：中等生

8、产力区域：1000-10000kcal/m1000-10000kcal/m2 2.a.a，如草地、沿海区域、深湖和一，如草地、沿海区域、深湖和一些农田。些农田。高生产力的区域：高生产力的区域：10000-20000kcal/m10000-20000kcal/m2 2.a.a或者更多，如大部分湿地生或者更多，如大部分湿地生态系统、河口湾、泉水、珊瑚礁、热带雨林和精耕细作的农田、冲积平原上态系统、河口湾、泉水、珊瑚礁、热带雨林和精耕细作的农田、冲积平原上的植物群落等。的植物群落等。14第14页，本讲稿共90页1.3 1.3 初级生产的生产效率初级生产的生产效率15第15页，本讲稿共90页最适条件下

9、的初级生产力16第16页，本讲稿共90页不同生态系统类型初级生产效率不同生态系统类型初级生产效率生产效率生产效率=被固定的光能被固定的光能/入射光能入射光能玉米地玉米地荒地荒地MendotaMendota湖湖Cedar BogCedar Bog湖湖17第17页，本讲稿共90页陆陆 地地Edgar Edgar Transeau,1946Transeau,1946热值热值 10 106 6 Kcal Kcal(4050m(4050m2 2)占入射日光能占入射日光能/总生总生产产(%)(%)入射日光能入射日光能20432043100%100%总生产量总生产量GPGP33.033.01.621.62

10、净生产量净生产量NPNP25.325.31.241.24 呼吸呼吸R R7.77.70.38/23.30.38/23.3 用于蒸腾作用于蒸腾作用用 91091044.4044.40未被利用的日光能未被利用的日光能1100110054.0054.00玉玉玉玉米米米米地地地地18第18页，本讲稿共90页F.B.Golley,F.B.Golley,19601960热值热值(10(104 4 Kcal/mKcal/m2 2a)a)占入射日光能占入射日光能/总生总生产产(%)(%)入射日光能入射日光能471471100%100%总生产量总生产量GPGP5.835.831.241.24净生产量净生产量NP

11、NP4.954.951.051.05呼吸呼吸R R0.880.880.19/15.10.19/15.1荒地荒地19第19页，本讲稿共90页湖泊湖泊Lindeman,Lindeman,19421942热值热值 (cal/cm(cal/cm2 2a)a)占入射日光能占入射日光能/总总生产生产(%)(%)入射日光能入射日光能118872118872100%100%总生产量总生产量GPGP111.3111.30.090.09净生产量净生产量NPNP87.987.90.070.07呼吸呼吸R R23.423.40.02/21.00.02/21.0Cedar Bog Cedar Bog Cedar Bog

12、 Cedar Bog 湖湖湖湖Lindeman,1942Lindeman,1942热值热值 (cal/cm(cal/cm2 2a)a)占入射日光能占入射日光能/总总生产生产(%)(%)入射日光能入射日光能118872118872100%100%总生产量总生产量GPGP399+29399+290.360.36净生产量净生产量NPNP299+22299+220.270.27呼吸呼吸R R100+7100+70.09/25.00.09/25.0Mendota Mendota Mendota Mendota 湖湖湖湖20第20页，本讲稿共90页1.4 1.4 初级生产量的限制因素初级生产量的限制因素2

13、1第21页，本讲稿共90页陆地生态系统陆地生态系统辐射强度和日照时间：辐射强度和日照时间：光强升高，光照时间长，提高产光强升高，光照时间长，提高产量量光合途径：光合途径：光合作用途径的不同，直接影响初级生产光合作用途径的不同，直接影响初级生产力的高低力的高低水：水：光合作用的原料，缺水显著抑制光合速率光合作用的原料，缺水显著抑制光合速率温度：温度：温度升高，总光合速率升高温度升高，总光合速率升高营养元素营养元素二氧化碳二氧化碳22第22页，本讲稿共90页辐射强度Fig.Annual average solar radiation reaching the Earths surface.23第2

14、3页，本讲稿共90页C3、C3植物的光合速率Fig.Photosynthetic rate as a function of light intensity in red oak,a C3 plant,and in pigweed,a C4 plant.24第24页，本讲稿共90页25第25页，本讲稿共90页降水Fig.Change in net productivity along a precipitation gradient.26第26页，本讲稿共90页南极干谷Fig.An Antarctic dry valley.27第27页，本讲稿共90页土壤水分蒸发Fig.The rate of

15、 net primary production as a function of actual evapotranspiration measured in several grassland sites in the US.28第28页，本讲稿共90页温度29第29页，本讲稿共90页30第30页，本讲稿共90页营养元素31第31页，本讲稿共90页32第32页，本讲稿共90页33第33页，本讲稿共90页34第34页，本讲稿共90页二氧化碳35第35页，本讲稿共90页Fire 刺激生长与繁殖36第36页，本讲稿共90页Fire的影响37第37页，本讲稿共90页38第38页，本讲稿共90页39第3

16、9页，本讲稿共90页水域生态系统水域生态系统光光P=R*C*3.7/kP=R*C*3.7/k P P：浮游植物的净：浮游植物的净初级生产力，初级生产力，R R：相对：相对光合率，光合率，k k：光强度随：光强度随水深度而减弱的衰变水深度而减弱的衰变系数，系数，C C：水中的叶绿：水中的叶绿素含量素含量营养物质：营养物质：N/PN/P食草动物食草动物40第40页，本讲稿共90页1.5 1.5 初级生产量的测定方法初级生产量的测定方法收获量测定法收获量测定法氧气测定法氧气测定法二氧化碳测定法二氧化碳测定法放射性标记物测定法放射性标记物测定法叶绿素测定法叶绿素测定法41第41页，本讲稿共90页收获量

17、测定法收获量测定法陆生定期收获植被，烘干至恒重陆生定期收获植被，烘干至恒重以每年每平方米的干物质重量表示以每年每平方米的干物质重量表示以其以其生物量生物量的的产产出出测定测定，但，但位于位于地下的地下的生物量生物量，难以测定难以测定地下的部分可以地下的部分可以占占有有40%40%至至85%85%的的总生产总生产量量，因此，因此不能不能省略省略42第42页，本讲稿共90页氧气测定法氧气测定法通过氧气变化量测定总初级生产量通过氧气变化量测定总初级生产量19271927年年T.Garder,H.H.GranT.Garder,H.H.Gran用于测定海洋生态系统生产量用于测定海洋生态系统生产量从一定深

18、度取自养生物的水样，分装在体积为从一定深度取自养生物的水样，分装在体积为125-300ml125-300ml的白瓶的白瓶(透光透光)、黑瓶、黑瓶(不透光不透光)和对照瓶中和对照瓶中对照瓶测定初始的溶氧量对照瓶测定初始的溶氧量IBIB黑白瓶放置在取水样的深度，间隔一定时间取出，用化学滴定测定黑白瓶黑白瓶放置在取水样的深度，间隔一定时间取出，用化学滴定测定黑白瓶的的含氧量的的含氧量DBDB、LBLB计算呼吸量计算呼吸量(IB-DB)(IB-DB)，净生产量，净生产量(LB-IB)(LB-IB)，总生产量，总生产量(LB-DB)(LB-DB)43第43页，本讲稿共90页二氧化碳测定法二氧化碳测定法用

19、塑料罩将生物的一部分套住用塑料罩将生物的一部分套住测定进入和抽出空气中的测定进入和抽出空气中的COCO2 2透明罩：测定净初级生产量透明罩：测定净初级生产量暗罩：测定呼吸量暗罩：测定呼吸量44第44页，本讲稿共90页放射性标记物测定法放射性标记物测定法用用放射性放射性1414C C測定其吸收量測定其吸收量，即光合作用固定的碳量，即光合作用固定的碳量放射性放射性1414C C以碳酸盐的形式提供，放入含有自然水体浮游植以碳酸盐的形式提供，放入含有自然水体浮游植物的样瓶中，沉入水中经过一定时间，滤出浮游植物，干物的样瓶中，沉入水中经过一定时间，滤出浮游植物，干燥后在计数器测定放射活性，然后计算：燥后

20、在计数器测定放射活性，然后计算：1414COCO2 2/CO/CO2 2=1414C C6 6H H1212O O6 6/C/C6 6H H1212O O6 6确定光合作用固定的碳量确定光合作用固定的碳量需用需用“暗呼吸暗呼吸”作校正作校正45第45页，本讲稿共90页叶绿素测定法叶绿素测定法植物定期取样植物定期取样丙酮提取叶绿素丙酮提取叶绿素分光光度计测定叶绿素浓度分光光度计测定叶绿素浓度每单位叶绿素的光合作用是一定的，通过测定叶每单位叶绿素的光合作用是一定的，通过测定叶绿素的含量计算取样面积的初级生产量绿素的含量计算取样面积的初级生产量46第46页，本讲稿共90页2.2.生态系统中的次级生产

21、生态系统中的次级生产2.1 2.1 次级生产过程次级生产过程2.2 2.2 次级生产量的测定次级生产量的测定2.3 2.3 次级生产的生态效率次级生产的生态效率47第47页，本讲稿共90页个体内的能量过程个体内的能量过程48第48页，本讲稿共90页2.1 2.1 次级生产量的生产过程次级生产量的生产过程49第49页，本讲稿共90页未捕获未捕获(876.1g)(876.1g)猎物种群生产量猎物种群生产量(886.4g)(886.4g)被捕获被捕获(10.3g)(10.3g)被吃下被吃下(7.93g)(7.93g)I I未吃下未吃下(2.37g)(2.37g)未同化未同化(0.63g)(0.63g

22、)同化同化(7.3g)(7.3g)A A净次级生产净次级生产(2.7g)(2.7g)P P呼吸呼吸(4.6g)(4.6g)R R次级生产量次级生产量50第50页，本讲稿共90页能量收支能量收支C=A+FUC=A+FUC C：动物从外界摄食的能量：动物从外界摄食的能量A A：被同化能量：被同化能量FUFU：排泄物：排泄物A=P+RA=P+RP P：净次级生产量：净次级生产量R R：呼吸能量：呼吸能量51第51页，本讲稿共90页2.2 2.2 次级生产量的测定次级生产量的测定用同化量和呼吸量估计生产量用同化量和呼吸量估计生产量(用摄食量扣除粪尿量估计用摄食量扣除粪尿量估计同化量同化量)：P=A-R

23、=(C-FU)-RP=A-R=(C-FU)-RC C：动物从外界摄食的能量，：动物从外界摄食的能量，A A：被同化能量，：被同化能量，FUFU：排泄物，：排泄物，R R：呼吸量：呼吸量用个体的生长和繁殖后代的生物量表示净生产量用个体的生长和繁殖后代的生物量表示净生产量:P=Pg+PrP=Pg+Pr Pr Pr：生殖后代的生产量，：生殖后代的生产量，Pg Pg：个体增重：个体增重52第52页，本讲稿共90页2.3 2.3 次级生产的生态效率次级生产的生态效率消费效率消费效率同化效率同化效率生长效率生长效率53第53页，本讲稿共90页次级生产的生态效率次级生产的生态效率消费效率：消费效率：食草动物

24、对植物净生产量的利用食草动物对植物净生产量的利用植物种群增长率高，世代短，更新快，被利植物种群增长率高，世代短，更新快，被利用的百分比高用的百分比高草本植物维管束少，能提供较多的净初级生草本植物维管束少，能提供较多的净初级生产量产量浮游动物利用的净初级生产量比例最高浮游动物利用的净初级生产量比例最高食肉动物对猎物的消费效率研究较少食肉动物对猎物的消费效率研究较少脊椎动物捕食者脊椎动物捕食者5050100%100%，无脊椎动物捕食，无脊椎动物捕食者者25%25%54第54页，本讲稿共90页次级生产的生态效率次级生产的生态效率同化效率同化效率草食、碎食动物同化效率低，肉食动物高草食、碎食动物同化效

25、率低，肉食动物高生长效率生长效率肉食动物的净生长率低于草食动物肉食动物的净生长率低于草食动物不同动物类群有不同的生长效率不同动物类群有不同的生长效率55第55页，本讲稿共90页生长效率生长效率56第56页，本讲稿共90页林德曼效率林德曼效率57第57页，本讲稿共90页3 3 生态系统中的分解生态系统中的分解3.1 3.1 分解过程的性质分解过程的性质3.2 3.2 分解者生物分解者生物3.3 3.3 资源质量资源质量3.4 3.4 理化环境对分解的影响理化环境对分解的影响58第58页，本讲稿共90页3.1 3.1 分解过程的性质分解过程的性质概念：概念：死有机物质的逐步降解过程死有机物质的逐步

26、降解过程将有机物还原为无机物，释放能量将有机物还原为无机物，释放能量意义：意义：建立和维持全球生态系统的动态平衡建立和维持全球生态系统的动态平衡通过死亡物质的分解，使营养物质再循环，给生产者提供营养物质通过死亡物质的分解，使营养物质再循环，给生产者提供营养物质维持大气中维持大气中COCO2 2浓度浓度稳定和提高土壤有机质的含量，为碎屑食物链以后各级生物生产食物稳定和提高土壤有机质的含量，为碎屑食物链以后各级生物生产食物改善土壤物理性状改善土壤物理性状59第59页，本讲稿共90页分解作用的三个过程分解作用的三个过程碎化：把尸体分解为颗粒状的碎屑碎化：把尸体分解为颗粒状的碎屑异化：有机物在酶的作用

27、下，进行生物化学的分解异化：有机物在酶的作用下，进行生物化学的分解从聚合体变成单体从聚合体变成单体(如纤维素降解为葡萄糖如纤维素降解为葡萄糖)进而成为矿物成分进而成为矿物成分(如葡萄糖降为如葡萄糖降为COCO2 2和和H H2 2O)O)淋溶：可溶性物质被水淋洗出，完全是物理过程淋溶：可溶性物质被水淋洗出，完全是物理过程60第60页，本讲稿共90页影响分解过程的因素影响分解过程的因素分解者生物分解者生物资源质量资源质量理化性质理化性质61第61页，本讲稿共90页3.2 3.2 分解者生物分解者生物微生物微生物(细菌和真菌细菌和真菌)动物类群动物类群陆地分解者陆地分解者水生系统水生系统62第62

28、页，本讲稿共90页分解者生物分解者生物微生物微生物(细菌和真菌细菌和真菌)主要利用可溶性物质，氨基酸和糖类的主要利用可溶性物质，氨基酸和糖类的分解产物作为的食物而被吸收分解产物作为的食物而被吸收63第63页，本讲稿共90页分解者生物分解者生物动物类群动物类群陆地分解者陆地分解者动物主要是食碎屑的无脊椎动物动物主要是食碎屑的无脊椎动物小型：小型：100m100m以下，不能碎裂枯枝落叶，属粘附类型以下，不能碎裂枯枝落叶，属粘附类型中型：中型：100m-2mm100m-2mm，调节微生物种群的大小和，调节微生物种群的大小和处理和加工大型动物粪便处理和加工大型动物粪便大型和巨型：大型和巨型：2mm-2

29、0mm-,2mm-20mm-,碎裂植物残叶和翻动土壤碎裂植物残叶和翻动土壤,对分解和土壤结构有明显影响对分解和土壤结构有明显影响64第64页，本讲稿共90页分解者生物分解者生物动物类群动物类群水生系统水生系统动物的分解过程分为搜集、刮取、粉碎、取动物的分解过程分为搜集、刮取、粉碎、取食或捕食等几个环节食或捕食等几个环节碎裂者：以落入河流中的树叶为食碎裂者：以落入河流中的树叶为食颗粒状有机物质搜集者：一类从沉积物中搜颗粒状有机物质搜集者：一类从沉积物中搜集；另一类从水体中滤食有机颗粒集；另一类从水体中滤食有机颗粒刮食者：其口器适应在石砾表面刮取藻类和刮食者：其口器适应在石砾表面刮取藻类和死有机物

30、死有机物以藻类为食的食草性动物以藻类为食的食草性动物捕食动物：以其他物脊椎动物为食捕食动物：以其他物脊椎动物为食65第65页，本讲稿共90页3.3 3.3 资源质量资源质量物理、化学性质影响分解速率物理、化学性质影响分解速率物理性质：表面特性和机械结构物理性质：表面特性和机械结构化学性质：随其化学组成而不化学性质：随其化学组成而不同同单糖分解快，一年失重单糖分解快，一年失重99%99%半半纤维纤维 纤维素纤维素 木质素木质素C:NC:N66第66页，本讲稿共90页3.4 3.4 理化环境对分解的影响理化环境对分解的影响水热条件水热条件温度高、湿度大的地带，有机质分解速率高温度高、湿度大的地带，

31、有机质分解速率高低温干燥地带，分解速率低低温干燥地带，分解速率低分解速度随纬度增高而降低分解速度随纬度增高而降低(热带雨林热带雨林温带森林温带森林冻冻原原)；67第67页，本讲稿共90页分解生物的相对作用分解生物的相对作用无脊动物在地球上的分布随纬度的变化呈现地带性无脊动物在地球上的分布随纬度的变化呈现地带性的变化规律的变化规律低纬度热带地区起作用的主要是大型土壤动物，其分低纬度热带地区起作用的主要是大型土壤动物，其分解作用明显高于温带和寒带解作用明显高于温带和寒带高纬度寒温带和冻原地区多为中、小型动物，它们对物高纬度寒温带和冻原地区多为中、小型动物，它们对物质分解起的作用很小质分解起的作用很

32、小68第68页，本讲稿共90页分解速率和有机物积累与唯独69第69页，本讲稿共90页分解指数分解指数K=I/XK=I/XK K：分解指数，：分解指数，I I：死有机物年输入总量，：死有机物年输入总量，X X：系统中死有机物质现存：系统中死有机物质现存量量规律：规律：热带雨林最高热带雨林最高温带草地高于温带阔叶林温带草地高于温带阔叶林冻原最低冻原最低70第70页，本讲稿共90页4 4 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动4.1 4.1 研究能流传递的热力学定律研究能流传递的热力学定律4.2 4.2 食物链食物链层次上的能流分析层次上的能流分析4.3 4.3 生态系统层次上的能流分析生态系统层

33、次上的能流分析4.4 4.4 异养生态系统的能流分析异养生态系统的能流分析4.5 4.5 分解者和消费者在能流中的相对作用分解者和消费者在能流中的相对作用71第71页，本讲稿共90页4.1 4.1 热力学定律热力学定律热力学第一定律热力学第一定律(能量守能量守恒恒定律定律):):能量既不能量既不能创生，也不会消灭，只能按严格的当量能创生，也不会消灭，只能按严格的当量比例由一种形式转变为另一种形式比例由一种形式转变为另一种形式生态系统中的能量转换和传递过程，都可生态系统中的能量转换和传递过程，都可以根据热力学第一定律进行定量计算，并以根据热力学第一定律进行定量计算，并列出平衡式和编制能量平衡表列

34、出平衡式和编制能量平衡表72第72页，本讲稿共90页Energy Flow in the Environment During During photosynthesis,photosynthesis,plants capture the plants capture the energy of sunlight energy of sunlight and store it in ATP,and store it in ATP,sugar,and other sugar,and other high-energy high-energy carbohydrates carbohydrates

35、 synthesized from synthesized from carbon dioxide and carbon dioxide and water.Oxygen is water.Oxygen is released as a released as a byproduct.byproduct.73第73页，本讲稿共90页74第74页，本讲稿共90页HeatHeatProducerPrimaryConsumerSecondaryConsumerDetritusFeedersHeatHeatChemical Chemical energyenergyEnergy Transfer an

36、d Loss75第75页，本讲稿共90页热力学定律热力学定律热力学第二定律热力学第二定律 (熵定律熵定律)在能量传递和转化过程中，除了一部分传递和作功外，总有一部分以热的形式消散，使系统在能量传递和转化过程中，除了一部分传递和作功外，总有一部分以热的形式消散，使系统的熵增加的熵增加熵是系统无序性的指标，是系统热量与温度之比熵是系统无序性的指标，是系统热量与温度之比若用熵概念表示热力学第二定律若用熵概念表示热力学第二定律内能不变的封闭系统中，其熵值只朝一个方向变化，常增不减内能不变的封闭系统中，其熵值只朝一个方向变化，常增不减开放系统的一切过程使系统与环境熵值之和增加开放系统的一切过程使系统与环

37、境熵值之和增加生态系统是一个开放系统，它不断地与环境进行能量交换。通过光合同化，引入负熵；生态系统是一个开放系统，它不断地与环境进行能量交换。通过光合同化，引入负熵；通过呼吸，把正熵值转出系统。通过呼吸，把正熵值转出系统。76第76页，本讲稿共90页热力学的两个定律熱力学的两个定律：第一定律：A=B+C第二定律：C A77第77页，本讲稿共90页生态系统中的能源生态系统中的能源太阳辐射能是生态系统中的能量的最主要来源太阳辐射能是生态系统中的能量的最主要来源红外线产生热效应，形成生物的热环境红外线产生热效应，形成生物的热环境紫外线可以消毒灭菌和促进维生素紫外线可以消毒灭菌和促进维生素D D的生成

38、的生成可见光为植物光合作用提供能源可见光为植物光合作用提供能源辅助能辅助能辅助能分为自然辅助能辅助能分为自然辅助能(如如潮汐作用、风力作用、降水和蒸发作如如潮汐作用、风力作用、降水和蒸发作用用)和人工辅助能和人工辅助能(如施肥、灌溉等如施肥、灌溉等)辅助只可以促进辐射能的转化辅助只可以促进辐射能的转化对生态系统中光合产物的形成、物质循环、生物的生存和繁殖起对生态系统中光合产物的形成、物质循环、生物的生存和繁殖起着极大的辅助作用着极大的辅助作用78第78页，本讲稿共90页生态系统中能量流动的主要路径生态系统中能量流动的主要路径能量以日光形式进入生态系统，以植物物质形式贮存起能量以日光形式进入生态

39、系统，以植物物质形式贮存起来的能量，沿着食物链和食物网流动通过生态系统，以来的能量，沿着食物链和食物网流动通过生态系统，以动物、植物物质中的化学潜能形式贮存在系统中，或作动物、植物物质中的化学潜能形式贮存在系统中，或作为产品输出，离开生态系统，或经消费者和分解者生物为产品输出，离开生态系统，或经消费者和分解者生物有机体呼吸释放的热能自系统中丢失有机体呼吸释放的热能自系统中丢失生态系统是开放的系统，某些物质还可通过系统的边界输入、输生态系统是开放的系统，某些物质还可通过系统的边界输入、输出系统。如动物迁移，水流的携带，人为的补充等出系统。如动物迁移，水流的携带，人为的补充等79第79页，本讲稿共

40、90页能量是单向性和逐级减少能量是单向性和逐级减少生态系统能量的流动是单一方向的生态系统能量的流动是单一方向的能量以光能的状态进入生态系统后，就只能以热的形式不断地逸散于环能量以光能的状态进入生态系统后，就只能以热的形式不断地逸散于环境中境中从太阳辐射能到被生产者固定，再经植食动物，到肉食动物，能量是逐级递从太阳辐射能到被生产者固定，再经植食动物，到肉食动物，能量是逐级递减的过程减的过程各营养级消费者不能百分之百地利用前一营养级的生物量各营养级消费者不能百分之百地利用前一营养级的生物量各营养级的同化作用也不是百分之百的各营养级的同化作用也不是百分之百的生物的新陈代谢要消耗一部分能量生物的新陈代

41、谢要消耗一部分能量80第80页，本讲稿共90页食食物物链链层层次次上上的的能能流流分分析析81第81页，本讲稿共90页P PGG=208.10=208.10P PN N=88.33=88.33A=33.68A=33.68P=14.78P=14.78A=3.83A=3.83P=0.67P=0.67A=0.21A=0.21P=0.06P=0.06A=50.60A=50.60P=4.60P=4.60I III II 分分119.77119.7718.9018.903.163.160.130.1346.0046.0025.0,25.0,输出输出4.864.86输入输入总总/净生产净生产呼吸呼吸效率效率

42、0.4260.4260.4400.4400.1760.1760.2860.2860.0910.091营养级营养级总总P PNCNC=20.14=20.14R R总总187.96187.96单位：单位：kcalmkcalm-2-2yryr-1-1生生态态系系统统层层次次上上的的能能流流分分析析银银泉泉生生态态系系统统能能流流示示意意82第82页，本讲稿共90页未未吸吸收收497228.6497228.6R=96.3R=96.3R=18.8R=18.8R=7.5R=7.5未利用未利用293.1293.1未利用未利用29.329.3未利用未利用5.05.0单位：单位：JcmJcm-2-2aa-1-1

43、99.9%99.9%总初级生产总初级生产GP=464.7GP=464.70.1%0.1%食草动物食草动物H=62.8H=62.8食肉动物食肉动物C=12.6C=12.6分解分解12.512.5分解分解2.12.1分解分解入射日光能入射日光能497693.3497693.313.5%13.5%20.1%20.1%Gedar Bog Gedar Bog 湖能流模型湖能流模型83第83页，本讲稿共90页 Cedar BogCedar BogSilver SpringSilver Spring入射太阳能入射太阳能4.68104.68109 97.12107.12109 9初级总生产量，效率初级总生产量

44、，效率%4.66104.66106 6，0.10.18.71108.71107 7，1.21.2植物呼吸植物呼吸,消耗消耗%9.80109.80105 5，21.0 21.05.10105.10107 7，57.657.6初级净生产量初级净生产量3.68103.68106 63.70103.70107 7动物消耗动物消耗(略略)群落总呼吸，比例群落总呼吸，比例%1.24101.24106 6，26.626.65.97105.97107 7，68.268.2群落总分解，比例群落总分解，比例%1.30101.30106 6，27.927.92.12102.12107 7，24.324.3未利用的能

45、量，比例未利用的能量，比例%2.12102.12106 6，45.545.56.50106.50107 7，7.57.584第84页，本讲稿共90页森林生态系统能流分析森林生态系统能流分析85第85页，本讲稿共90页生态系统生态系统总初级生产量总初级生产量P PG G自养呼吸自养呼吸R RA A%净初级生产量净初级生产量P PN N异养呼吸异养呼吸R RH H群落净生产量群落净生产量P PNCNCP PN N/P/PG G(%)(%)P PNCNC/P/PG G(%)(%)三叶草田三叶草田2440024400920092000.3770.3771520015200800800144001440

46、062.362.359.059.0中龄栎林中龄栎林1150011500650065000.5650.56550005000300030002000200043.543.517.417.4热带雨林热带雨林450004500032000320000.7110.71113000130001300013000 0 028.928.9 0 0银泉银泉208102081012000120000.5770.57788108810687068702000200042.342.39.69.6不同生态系统的能流比较不同生态系统的能流比较86第86页，本讲稿共90页异养生态系统的能流分析异养生态系统的能流分析自养生

47、态系统自养生态系统靠绿色植物固定太阳能的生态系统靠绿色植物固定太阳能的生态系统异养生态系统异养生态系统主要依靠其他生态系统所生产的有机物输入来维持的生主要依靠其他生态系统所生产的有机物输入来维持的生态系统态系统异养生态系统的能流分析异养生态系统的能流分析应特别注意其他生态系统的有机物输入应特别注意其他生态系统的有机物输入87第87页，本讲稿共90页分解者和消费者在能流中的相对作用分解者和消费者在能流中的相对作用生态系统模型生态系统模型输入输入日光能日光能有机物质有机物质输出输出未利用的日光能未利用的日光能生物呼吸生物呼吸现成有机物质现成有机物质自养与异养生态自养与异养生态系统系统88第88页，本讲稿共90页不不同同生生态态系系统统的的差差异异分解者和消费者在能流中的相对作用分解者和消费者在能流中的相对作用89第89页，本讲稿共90页谢谢谢谢90第90页，本讲稿共90页