河南科技大学生态学第11章生态系统中的能量流动资料.ppt

11 生态系统中的能量流动 11.1 生态系统中的初级生产 11.2 生态系统中的次级生产 11.3 生态系统中的分解 11.4 生态系统中的能量流动 11.5 分解者和消费者在能流中的相对作用 11.1.1 初级生产的基本概念 初级生产量（primary production）：绿色植物通过光合作用所固定的太阳能或制造的有机物质，也称第一性生产量； 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，这部分生产量称为净初级生产量(NP)； 总初级生产量（gross primary production）：初级生产过程植物固定的能量的总量 GP=NP+R。 11.1.1 初级生产的基本概念 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； 生物量 (biomass)：是指某一时刻单位面积上积存的有机物质的量（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。 11.1.2 地球上初级生产力的分布 按照Whittaker（1975）估计，全球陆地净初级生产量为1.15×1011 t / y干物质，海洋为5. 50×1010 t / y。 地球上净初级生产力并不是均匀分布的，它不仅因生态系统类型不同而有很大差异，同一类型在不同年份也常有变化。 11.1.3 初级生产的生产效率 达到最大光合效率时，固定的能量约占总辐射能 的9%。 在自然条件下，总初级生产效率很难超过3%。 全球平均为0.2%-0.5%。 11.1.4 初级生产量的限制因素 （1）陆地生态系统 11.1.4 初级生产量的限制因素 （2）水域生态系统 11.1.4 初级生产量的测定方法 收获量测定法 氧气测定法（黑白瓶法） CO2测定法 放射性标记物（14C ）测定法 叶绿素测定法 其它先进方法 海岸区色彩扫描仪、高分辨率辐射仪、卫星遥感、彩色红外影像仪等 11.2 生态系统中的次级生产 次级生产（secondary production）：消费者利用初级生产的产品进行新陈代谢，经过同化作用形成自身的物质，称为次级生产，亦称第二性生产。 消费效率：实际就是Lindeman效率，食草动物利用植物净初级生产量的效率。 同化效率：食草和碎食动物的同化效率较低，食肉动物较高；净生长效率而言，食肉动物反而比食草动物低。 生产效率：无脊椎动物有高的生产效率，约30%-40%；动物的生产效率与呼吸消耗呈明显的负相关；人如果直接以植物为食品，就比以吃植物的动物（如牛肉）为食品，可以供养多10倍的人口。 动物利用初级净生产量状况 次级生产的生长（产）效率 11.3 生态系统中的分解 分解（decomposition）：有机物残体逐步降解并释放能量的过程。 分解时，无机元素从有机物质中释放出来的过程，称为矿化（mineralization）； 分解与光合作用（photosynthesis）正好是相反的过程。 分解过程是一个非常复杂的过程，是碎裂、异化和淋溶三个过程的综合，它们交叉进行、相互影响。 碎裂：由于物理的和生物的作用，把尸体分解为颗粒状的碎屑； 异化：有机物质在酶的作用下分解，从聚合体变成单体，例如由纤维素变成葡萄糖，进而成为矿物成分； 淋溶：可溶性物质被水所淋洗出来，是一种纯物理过程。 （1）微生物：细菌和真菌 在细菌体内和真菌菌丝体内的酶系统作用下分解有机物，利用其可溶性物质（主要是氨基酸和糖类），另一些物质（纤维素、木质素、几丁质 ）则继续保留在环境中。 （2）陆地动物 小型土壤动物（microfauna）：体宽在100μm以下，包括原生动物、线虫、轮虫等，它们都不能碎裂枯枝落叶； 中型土壤动物（mesofauna）：体宽100μm-2mm，包括螨、线蚓、双翅目幼虫和小型甲虫，能进攻新落下的枯叶，对分解的作用主要是调节微生物种群的大小和对大型动物粪便进行处理和加工。 大型（macrofauna）和巨型（megafauna）土壤动物：包括食枯枝落叶节肢动物，如千足虫、蜗牛、较大的蚯蚓，是碎裂植物残叶和翻动土壤的主力，对分解和土壤结构有明显影响。 （3）水生动物 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死有机物； 以藻类为食的食草性动物； 捕食动物：以其它物脊椎动物为食。 物理性质：表面特