生態系統的能量流動

第九章生態系統的能量流動§1生態系統的生物生產§2生態系統中的分解§3生態系統的能流過程§4生態系統能流分析參考文獻思考題預習內容課堂討論2/5/20231安徽大學精品課程課件

·《生態學》*§1生態系統的生物生產生物生產的基本概念生物生產生物量與生產量初級生產總初級生產與凈初級生產影響初級生產的因素初級生產量的測定方法次級生產次級生產的基本特點次級生產量的測定方法2/5/20232安徽大學精品課程課件

·《生態學》*生物生產生物生產：是生態系統重要功能之一。生態系統不斷運轉，生物有機體在能量代謝過程中，將能量、物質重新組合，形成新的產品的過程，稱生態系統的生物生產。生物生產常分為個體、種群和群落等不同層次。生態系統中綠色植物通過光合作用，吸收和固定太陽能，從無機物合成、轉化成復雜的有機物。由于這種生產過程是生態系統能量貯存的基礎階段，因此，綠色植物的這種生產過程稱為初級生產（primaryproduction），或第一性生產。初級生產以外的生態系統生產，即消費者利用初級生產的產品進行新陳代謝，經過同化作用形成異養生物自身的物質，稱為次級生產（secondaryproduction），或第二性生產。2/5/20233安徽大學精品課程課件

·《生態學》*影響初級生產的因素NPRCO2光H2O營養取食O2＋溫度陸地生態系統中，初級生產量是由光、二氧化碳、水、營養物質(物質因素)、氧和溫度(環境調節因素)六個因素決定的。污染物⑥①②③④⑤光合作用生物量GP2/5/20234安徽大學精品課程課件

·《生態學》*初級生產量的測定方法產量收割法：收獲植物地上部分烘干至恒重，獲得單位時間內的凈初級生產量。氧氣測定法：總光合量＝凈光合量＋呼吸量二氧化碳測定法：用特定空間內的二氧化碳含量的變化，作為進入植物體有機質中的量，進而估算有機質的量。pH測定法：水體中的pH值隨著光合作用中吸收二氧化碳和呼吸過程中釋放二氧化碳而發生變化，根據pH值變化估算初級生產量。葉綠素測定法：葉綠素與光合作用強度有密切的定量關系，通過測定體中的葉綠素可以估計初級生產力。放射性標記測定法：把具有14C的碳酸鹽(14CO32-)放入含有天然水體浮游植物的樣瓶中，沉入水中，經過一定時間的培養，濾出浮游植物，干燥后，測定放射性活性，確定光合作用固定的碳量。由于浮游植物在黑暗中也能吸收14C，因此，還要用“暗吸收”加以校正。2/5/20235安徽大學精品課程課件

·《生態學》*黑白瓶法黑瓶（呼吸作用）白瓶(凈光合作用)

對照瓶（消除誤差）放置于水樣深度處一定時間后，測各瓶的含氧量變化，求初級生產量2/5/20236安徽大學精品課程課件

·《生態學》*次級生產的基本特點次級生產過程模型食物資源未采食拒食未食糞便(Fu)呼吸(R)分解被采食可利用食用(C)同化(A)動物產品產生能量(P)潛在能量保持能量損失能量ⅠⅡⅢⅣⅤⅥC=A+FuA=P+RC=P+Fu+RP=C-Fu-R2/5/20237安徽大學精品課程課件

·《生態學》*次級生產量的測定方法按已知同化量A和呼吸量R，估計生產量PP=C-Fu-R，Fu-尿糞量根據個體生長或增重的部分Pg和新生個體重Pr，估計PP＝Pg＋Pr根據生物量凈變化△B和死亡損失E，估計PP＝△B＋E

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·《生態學》*§2生態系統中的分解資源分解的過程：分碎裂過程、異化過程和淋溶過程等三個過程。資源分解的意義：理論意義：通過死亡物質的分解，使營養物質再循環，給生產者提供營養物質；維持大氣中二氧化碳的濃度；穩定和提高土壤有機質含量，為碎屑食物鏈以后各級生物生產食物；改善土壤物理性狀，改造地球表面惰性物質；實踐意義：糞便處理污水處理2/5/20239安徽大學精品課程課件

·《生態學》*澳大利亞引進異地金龜處理牛糞澳洲大陸距今14000萬（1.4億）年前就與其他陸地隔離，生物區系獨特，當地繁殖的最大獸類是有袋類的大袋鼠。移民于1788年運去了第一批5頭奶牛和2頭公牛，到19世紀未牛的頭超過4500萬頭。如以每頭牛一晝夜排便10次計算，每天就有4.5億堆又大又濕的牛糞。而當地的金龜子主要取食干硬的袋鼠糞，而對軟而濕的牛糞不感興趣。由于當地缺乏分解牛糞的生物，牛糞在草原上風干硬化，幾年內都難以分解，日積月積，牛糞數量驚人。牛糞覆蓋并破壞大面積草原，形成草原上的一塊塊禿斑。每年被毀的牧場竟達3600萬畝。澳大利亞學者M.H.Wallace(1978)指出“澳大利亞的牛多，牛糞更多，牛屎多到鋪天蓋地，如果不到世界各地引種食糞金龜子處理，澳大利亞就將淹沒在牛屎堆里。”據實驗兩頭金龜子一前一后，能將100克牛糞在30－40小時內，滾成球，埋入土層里，以備子代食用。由于牛糞中的蠅卵需96小時后才能孵化為幼蟲，牛糞埋入地下，蠅類無法孵化。因此，金龜子消除了牛糞，又破壞了蠅類滋生的條件。為此，60年代，澳大利亞引入了羚羊糞蜣(Onthophagus

gazella)和神農蜣螂(Catharsius

molossus)等異地金龜，對分解牛糞發揮了明顯的作用。2/5/202310安徽大學精品課程課件

·《生態學》*§3生態系統的能流過程生態系統能量流動規律生態系統中能流途徑能量流動的生態效率2/5/202311安徽大學精品課程課件

·《生態學》*生態系統能量流動規律生態系統是一個熱力學系統，生態系統中能量的傳遞、轉換遵循熱力學的兩條定律：第一定律：能量守恒定律，能量可由一種形式轉化為其他形式的能量，能量既不能消滅，又不能憑空創造。第二定律：熵律，任何形式的能（除了熱）轉化到另一種形式能的自發轉換中，不可能100％被利用，總有一些能量作為熱的形式被耗散出去，熵就增加了。生態系統中能流特點（規律）：能流在生態系統中是變化著的；能流是單向流；能量在生態系統內流動的過程，就是能量不斷遞減的過程；能量在流動過程中，質量逐漸提高。2/5/202312安徽大學精品課程課件

·《生態學》*生態系統中能量流動的途徑牧食食物鏈和腐食食物鏈是生態系統能流的主要渠道。能量流動以食物鏈作為主線，將綠色植物與消費者之間進行能量代謝的過程有機地聯系起來。牧食食物鏈的每一個環節上都有一定的新陳代謝產物進入到腐屑食物鏈中，從而把兩類主要的食物鏈聯系起來。能量在各營養級之間的數量關系可用生態金字塔表示。2/5/202313安徽大學精品課程課件

·《生態學》*生態錐體(CharlesElton,1927)生態錐體（ecologicalpyramid）:能量通過營養級逐級減少，如果把通過各營養級的能流量由低到高用圖型表示，就成為一個金字塔形，稱能量錐體或能量金字塔。同樣如果以生物量或個體數目來表示，可能得到生物量錐體（pyramidofenergy）和數量錐體（pyramidofnumber）。三類錐體合稱為生態錐體。a生物量錐體(gDW·m-2)b能量錐體(kcal·m-2·a-1)c數量錐體(個體·ha-1)12122/5/202314安徽大學精品課程課件

·《生態學》*生態系統層次上能流研究的步驟⑴確定組成生態系統生物組成部分的有機體成份；⑵確定消費者的食性，確定消費者的分類地位；⑶確定有機體的營養級歸屬，進而確定：①各營養級的生物量，②各營養級能量或食物的攝入率，③同化率，④呼吸率，⑤由于捕食、寄生等因素而引起的能量