第五章生态系统中的能量流动.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Heat Heat Producer PrimaryConsumer SecondaryConsumer DetritusFeeders Heat Chemical energy Energy Transfer and Loss 热力学定律 热力学第二定律 (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，使系统的熵增加 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 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 生态系统是一个开放系统，它不断地与环境进行着各种形式能量的交换。通过光合同化，引入负熵；通过呼吸，把正熵值转出系统 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 A 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 太阳辐射中的红外线的主要作用是产生热效应，形成生物的热环境 紫外线具有消毒灭菌和促进维生素D生成的生物学效应 可见光为植物光合作用提供能源 辅助能 辅助能不能直接转换为生物化学潜能，但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着极大的辅助作用 辅助能分为自然辅助能(如如潮汐作用、风力作用、降水和蒸发作用)和人工辅助能(如施肥、灌溉等)。 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 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 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 能量以光能的状态进入生态系统后，就不能再以光的形式存在，而是以热的形式不断地逸散于环境中?? 从太阳辐射能到被生产者固定，再经植食动物，到肉食动物，再到大型肉食动物，能量是逐级递减的过程 各营养级消费者不可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，总有一部分不被同化 生物在维持生命过程中进行新陈代谢，总要消耗一部分能量 食物链层次上的能流分析 PG=208.10 PN=88.33 A=33.68 P=14.78 A=3.83 P=0.67 A=0.21 P=0.06 A=50.60 P=4.60 I II Ⅲ Ⅳ 分 119.77 18.90 3.16 0.13 46.00 25.0,输出 4.86 输入 总/净生产 呼吸 效率 0.426 0.440 0.176 0.286 0.091 营养级 总 PNC=20.14 R总＝187.96 单位： kcal?m-2?yr-1 生态系统层次上的能流分析银泉生态系统能流示意 未吸收 497228.6 R=96.3 R=18.8 R=7.5 未利用 293.1 未利用 29.3 未利用 5.0 单位：J?cm-2?a-1 99.9% 总初级生产 GP=464.7 0.1% 食草动物 H=62.8 食肉动物 C=12.6 分解12.5 分解2.1 分解 入射日光能 497693.3 13.5% 20.1% Gedar Bog 湖能流模型 ? Cedar Bog Silver Spring 入射太阳能 4.68×109 7.12×109 初级总生产量，效率% 4.66×106，0.1 8.71×107，1.2 植物呼吸,消耗% 9.80×105， 21.0 5.10×107，57.6 初级净生产量 3.68×106 3.70×107 动物消耗(略) ? ? 群落总呼吸，比例% 1.24×106，26.6 5.97×107，68.2 群落总分解，比例% 1.30×106，27.9 2.12×107，24.3 未利用的能量，比例% 2.12×106，45.5 6.50×107，7.5 Cedar Bog 湖与Silver Spring能流比较 森林生态系统能流分析 生态系统 总初级生产量PG 自养呼吸RA % 净初级生产量PN 异养呼吸RH 群落净生产量PNC PN/PG(%) PNC/PG(%) 三叶草田 24400 9200 0.377 152