第十二章生态系统中的能量流动预案.ppt

任何一个生态系统中的净初级生产量和次级生产量都不可能被100%的利用（被消费），会有一部分成为废物被排泄掉，还会有一部分成为分解细菌的原材料。也就是说，未被消耗殆尽的初级生产量和次级生产量，都会经过复杂的分解过程被降解、回归自然。 未被利用的动植物残体及排泄物等，会在分解者的作用下，分解成简单的无机物归还到无机环境中，再重新被生产者用来制造有机物。其过程包括碎裂、异化和淋溶。 （1）碎裂：对有机物残体起碎裂作用的是一些低等的无脊椎动物，包括原生动物、线虫、轮虫、弹尾、螨虫、白蚁、蛞蝓、蜗牛、蚯蚓、蜈蚣和蟹等。例如，当植物干枯的枝叶落到地面以后，细菌、真菌、线菌和放线菌等微生物会将其分解，同时也会被一些无脊椎动物（如蜈蚣、弹尾和蚯蚓等）摄食。在这个过程中，动植物残体被分解为颗粒状的碎屑。 （2）异化：腐生生物在酶的作用下，转变成为腐殖酸和其他可溶性有机物，即酶将有机物聚合体分解成单体，进而分解成无机物。例如，纤维素→葡萄糖→二氧化碳和水。 粘菌 （3）淋溶：矿物成分在微生物的作用下进行分解，被分解后的可溶性物质被水淋洗而进入土壤，重新被植物吸收，进入新一轮的物质循环。 实际上，大部分分解者既是消费者又是分解者。在自然界中，这3个过程是交叉进行、相互影响的。 【资料】微生物对人类的贡献 1.食品 利用微生物的发酵作用可以制作的各种美食。例如，烤制面包或蒸馒头,酿制酒品，制作酸奶、泡菜等。 2.制药 利用某些真菌生产青霉素等抗生素；利用酵母菌提取维生素；利用某些放线菌产生链霉素、金霉素、卡那霉素和庆大霉素等抗生素。通过基因工程利用微生物生产胰岛素，还可以生产干抗素、乙肝疫苗等药品。 此外，在中药二次开发、拓展中药资源，以及中药药理研究中，微生物也都发挥了令人瞩目的作用。 3.能源 利用秸秆和甲烷细菌产生沼气，用于家庭照明和烧饭，既节约了煤电，又保护了环境。 影响分解过程的因素 分解者生物的种类 被分解的资源质量 分解时的理化环境 二、分解者生物 （1）细菌和真菌 微生物体组织含N量较高，其C:N约为10:1，但大多数植物组织的C:N比约为(40-80):1，因此，N的供应经常成为微生物生长的限制因素。分解速率在很大程度上决定于N的供应。 （2）土壤动物 微型土壤动物：原生动物、线虫、蜱蟎等 中型土壤动物：蜱蟎、小型甲虫等； 大型土壤动物：蚯蚓、蚂蚁、蜗牛等。 三、资源质量 * 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； 化学性质：随其化学组成而不同； 单糖分解快，一年失重99%半纤维纤维素木质素 C:N比：（25-30）：最适比。 四、 理化环境对分解的影响 一般说来，温度高、湿度大的地带，其土壤中的分解速率高，而低温和干燥的地带，其分解速率低，因而土壤中易积累有机物质。 在同一气候带内局部地方也有区别，它可能决定于该地的土壤类型和待分解资源的特点。例如受水浸泡的沼泽土壤，由于水泡和缺氧，抑制微生物活动，分解速率极低，有机物质积累量很大，这是沼泽土可供开发有机肥料和生物能源的原因。 分解指数 定义：K=I/X K：分解指数，I：死有机物年输入总量，X：系统中死有机物质现存量 规律： 热带雨林最高； 温带草地高于温带阔叶林； 冻原最低； 12.4 生态系统的能量流动 一、研究能量传递规律的热力学定律 1、 热力学第1定律——能量守恒定律 热力学第一定律: 能量既不能创生，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。 2、热力学第二定律—熵定律 热力学第二定律，热力学基本定律之一，内容为不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响；不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。 ①不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。 ②不可能制成一种循环动作的热机，从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其它变化。(这是从能量消耗的角度说的，它说明第二类永动机是不可能实现的）。 也就是说，作为生态系统，在能量传递和转化过程中，除了一部分传递和作功外，总有一部分不能继续传递和作功，而以热的形式消散，使系统的熵和无序性增加； 熵是系统无序性的指标，是系统热量与温度之比。 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；维持着一种稳定的平衡状态。 * 热力学的两个定律 热力学的两个定律： 第一定律：A = B + C 第二定律：C A 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 紫外线可以消毒灭菌和促进维生素D的生成 可见光为植物光合作用提供能