13生态系统中的能量流动.ppt

一. 生态系统中的初级生产 1. 初级生产 初级生产/第一性生产量(Primary production)： 生态系统通过光合作用(Photosynthesis)进行能量积累的过程。 初级生产力(Primary productivity)： 初级生产积累能量的速率。 生态系统的能量流动(Energy flow)和物质循环(Material cycle)均以初级生产为基础。 总初级生产(Gross primary production)： 植物光合作用中固定的总太阳能。 净初级生产(Net primary production)： 总初级生产减去植物呼吸作用(Respiration)所消耗的能量。 表 陆地生态系统的净初级生产力和生物量 2. 初级生产力的全球分布 不同生态系统类型的初级生产力不同。 陆地比水域的初级生产力总量大。 生态系统的初级生产力随群落的演替(Succession)而变化。 初级生产力随季节变化而变化。 初级生产力随降雨量、温度、蒸发量等外界环境因子变化而变化。 陆地上初级生产力又随纬度(Latitude)增加逐渐降低的趋势。 海洋中初级生产力由河口湾向大陆架和大洋区逐渐降低。 水体和陆地生态系统的生产力有垂直变化。 3. 初级生产的生产效率 4. 初级生产量的测定 收获量测定法： 陆生定期收获植被，烘干至恒重。 以每年每平方米的干物质重量表示。 以其生物量的产出测定，但位于地下的生物量，难以测定。地下的部分可占有40–85%的总生产量，故不可省略。 氧气测定法： 通过氧气变化量测定总初级生产量。 1927年T. Garder H.H. Gran用于测定海洋生态系统生产量。从一定深度取自养生物的水样，分装在体积为125-300 mL的白瓶(透光)、黑瓶(不透光)和对照瓶中，对照瓶测定初始的溶氧量IB，黑白瓶放置在取水样的深度，间隔一定时间取出，用化学滴定测定黑白瓶的的含氧量DB。 LB计算呼吸量(IB-DB)，净生产量(LB-IB)，总生产量(LB-DB)。 二氧化碳测定法： 用塑料罩将生物的一部分套住，测定进入和抽出空气中的CO2。 透明罩：测定净初级生产量。 暗罩：测定呼吸量(Respiratory capacity)。 叶绿素测定法： 植物定期取样。 丙酮提取叶绿素(Chlorophyll)。 分光光度计(Spectrophotometer)测定叶绿素浓度。 每单位叶绿素的光合作用是一定的，通过测定叶绿素的含量计算取样面积的初级生产量。 放射性标记物测定法： 用放射性14C測定其吸收量，即光合作用固定的碳量。 放射性14C以碳酸盐的形式提供，放入含有自然水体浮游植物的样瓶中，沉入水中经过一定时间，滤出浮游植物，干燥后在计数器测定放射活性，然后计算： 14CO2/CO2=14C6H12O6/C6H12O6 但是，确定光合作用固定的碳量需用“暗呼吸”作校正。 二. 生态系统中的次级生产 1. 次级生产/第二性生产量(Secondary production) 除初级生产之外的其他有机体的生产，即消费者(Consumer)和分解者(Decomposer)利用初级生产量进行同化作用(Assimilation)。 2. 次级生产的生产效率(Ecology efficiency) 在一个营养级(Trophic level)内，同化作用的能量和可利用的能量之间的关系，即一个食物链(Food chain)营养级上有多少能量供给下一营养级。 生物次级生产的生产效率之特点： 植物种群增长率高、世代短、更新快、其消费效率就较高。 草本植物的支持组织比木本植物的少，能提供更多的净初级生产量为食草动物所利用。 小型的浮游植物的消费者(浮游动物)密度很大，利用净初级生产量比例最高。 3. 次级生产量的测定 用同化量和呼吸量估计生产量(用摄食量扣除粪尿量估计同化量)： P=A-R=(C-FU)-R C：动物从外界摄食的能量。 A：被同化能量。 FU：排泄物。 R：呼吸量。 用个体的生长和繁殖后代的生物量表示净生产量： P=Pg+Pr Pr：生殖后代的生产量。 Pg：个体增重。 三. 生态系统中的分解 1. 分解/降解(Decomposition) 死有机物质的逐步降解的过程，还原为无机物，并释放能量。 2. 分解的进程 碎化：把凋落物分解为颗粒状的碎屑 异化：有机物在酶的作用下，进行生物化学的分解，先从聚合体变成单体(如纤维素降解为葡萄糖)，进而成为矿物成分(如葡萄糖降为CO2和H2O)。 淋溶：可溶性物质被水淋洗出，完全是物理过程。 3. 分解的意义 建立和维持全球生态系统的动态平衡。 通过死亡物质的分解，使营养物质再循环，给生产者提供营养物质。 维持大气中CO2浓度。 稳定和