森林生态系统的能量流动课件.ppt

第九章 生态系统的能量流动 本章导读 识记：生态系统生产、生产力、生物量、现在量、初级生产、次级生产、能量利用效率、生态效率、信息传递等概念；地球上初级生产力的分布与变化情况；生态系统初级生产的测定方法；生态系统中能量流动的损耗分析；生态系统的次级生产过程 领会与简单应用：初级生产力的限制因素及其提高途径；能量利用效率；能量流动与信息传递 综合应用：森林经营对生态系统中能量的影响；能流分析模型，生态系统中能量流动的实例分析 按能量来源将生物分为 1生态系统的初级生产 1.1初级生产的基本概念 1.2地球上初级生产力的分布 1.3初级生产的生产效率 1.4初级生产量的测定方法 1.5初级生产量的限制因素 1.6初级生产的能量消耗 1.1初级生产力的基本概念 生产(production)：生产是指生物积累能量的过程。 生产力(productivity)：也称为生产率(production rate)。是指生产的能力或速率，可用单位时间单位面积上的生产量来表示。 生物量(biomass)：任一时间某一地方某一种群、营养级或某一生态系统有机物质的总重量。 现存量(standing crop)：单位面积上当时所测得的活的生物体的总重量。 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(包括个体数量和生长)增加。 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，增加动物的生产量。 primary production 绿色植物通过光合作用，吸收和固定太阳能，由无机物合成、转化成复杂的有机物。 初级生产(primary production) 初级生产力(primary productivity)：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速率称为生产率(productivity rate)，或生产力(productivity)。 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。 净初级生产量(net primary production) ：在初级生产过程中，植物固定的能量有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。 总初级生产量(gross primary production)：GP=NP+R 生物量(biomass) 生物量(biomass):是指某一时刻调查时单位面积上积存的有机物质(kg/m2)。以鲜重(fresh weight, FW)或干重(dry weight，DW)表示。 现存量(standing crop)：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。SC=GP-R-H-D (1)不同生态系统类型的变化 不同植被类型的净初级生产力，一般是从温带到热带地区逐次增大或在一个大的气候区里生产力是从较干的生境到较湿的生境增加。 最大的生产力发生在半陆地生态系统(如浅水、沼泽、湿地或降水丰富的陆地)。从水/陆界面到更深的水体，如大湖和海洋的中部，生产力逐渐下降。 一般森林的生产力近似或稍高于农作物。但森林多生于土壤瘠薄和气候条件恶劣的地方，而且很少进行施肥和杀虫等工作。 陆地比水域的初级生产量大 陆地生态系统约占地球表面1/3，而初级生产量约占全球的2/3。 主要原因是占海洋面积最大的大洋区缺乏营养物质，其生产力很低，平均仅125g/m2.yr，有“海洋荒漠之称”。 生态系统生产力等级(Odum 1959) 奥德姆根据初级生产力将生态系统划分为4级： 最低：荒漠和深海。 较低：山地森林、热带稀树草原、某些临时 农耕地、半干旱草原、深湖和大陆架。 较高：热带雨林，长久性农耕地和浅湖。 最高：少数特殊的生态系统(农业高产田、河漫滩、三角洲、珊瑚礁、红树林)。 生态系统生产力变化 陆地上初级生产量随纬度增加逐渐降低 陆地生态系统类型中，以热带雨林生产力为最高，平均为2200g/m2.yr。 由热带雨林向常绿林、落叶林、北方针叶林、稀树草原、温带草原、寒漠依次减少。 初级生产量从热带至亚热带、经温带到寒带逐渐降低 。 一般认为，太阳辐射、温度和降水是导致初级生产量随纬度增大而降低的原因。 全球净初级生产力 全球净初级生产力在沿地球纬度分布上有三个高峰，第一高峰接近于赤道，第二高峰出现在北半球的中温带，而最小的第三高峰出现在南半球的中温带。 森林生产的地位 世界森林每公顷平均生产力比整个世界平均生产力要高4倍以上，比农业土地平均值大2倍多。 森林虽然相应只占全球面积和陆地面积的11%和38%，但它却占全球和陆地净初级生产量的47%和71%，而且占全球和陆地生产者生物量的93% 这些数据说明了森林在制造有机物质和维持生物圈