[理化生]生态学-第五章 生态系统中的能量流动.ppt

Chapter 10 第二节 生态系统中的能量流动 一、生态系统的初级生产 二、生态系统的次级生产 三、生态系统中的分解 四、生态系统中的能量流动 五、生态系统中的信息流 一、生态系统中的初级生产 2、初级生产的生产效率 3、初级生产量的限制因素 （2）水域生态系统 二、生态系统中的次级生产 三、生态系统中的分解 四、生态系统的能量流动 1、研究能量传递规律的热力学定律 生态系统是一个热力学系统，生态系统中能量的传递、转换遵循热力学的两条定律： 第一定律：能量守恒定律，能量可由一种形式转化为其他形式的能量，能量既不能消灭，又不能凭空创造。 第二定律：熵律，任何形式的能（除了热）转化到另一种形式能的自发转换中，不可能100％被利用，总有一些能量作为热的形式被耗散出去。 2、食物链层次的能流分析 2、生态系统层次的能流分析 依据物种的主要食性，将每个物种都归属于一个特定的营养级，然后精确地测定每一个营养级能量的输入值和输出值。 生态系统层次上能流研究的步骤 美国明尼达州塞达波格湖的能流分析－－波格湖生态系统营养动态简图 －－波格湖生态系统能量金字塔 森林生态系统的能流 生态系统的能流模型 六、生态系统中的信息流 1、信息 信息，源于通讯工程科学，通常指包含情报、信号、消息、指令、数据、图象等传播形式中新的知识 内容。 在生态系统中，环境可以看作一种信息源，如温度、光照、季节的变化，动物的行为、植物的化学行为等 信息流使生态系统产生了自动调节机制 2、信息传递 (1)、分类：物理信息、化学信息、行为信息和营养信息 (2)、物理信息： 1)、光信息 2)、声信息 3)、电信息 鱼类放电现象 4)、磁信息 鸽子磁与飞行 (3)、化学信息 1)、动植物间的化学信息 花粉与蜜蜂 2)、动物间的化学信息 动物的性信息素、尿标记领地 3)、植物间的化学信息 植物化感作用 (4) 、行为信息 (5)、营养信息 食物链中的营养级间能流和物质循环关系 营养物质的浓度影响分解过程 如，分解者生物身体组织中含N量高，其C∶N约为10∶1，即微生物生物量每增加11g就需要有1gN的供应量。 但大多数待分解的植物组织其含N量比此值低得多，C∶N为40~80∶1。 因此，N的供应量就经常成为限制因素，分解速率在很大程度上取决于N的供应。 而待分解资源的C∶N比，常可作为生物降解性能的测度指标。最适C∶N比大约是25~30∶1。 * 分解指数 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，大于1 温带草地高于温带阔叶林 冻原最低 对生态系统中的能量流动进行研究可以在食物链和生态系统层次上进行，所获资料可以互相补充，有助于了解生态系统的功能。 在食物链层次上进行能流分析是把每一个物种作为能量从生产者到顶位消费者移动中的一个环节，当能量沿着一个食物链在几个物种间流动时，测定食物链每一环节上的能量值，就可提供 生态系统内一系列特点上能流的详细和准确资料。 ⑴确定组成生态系统生物组成部分的有机体成份； ⑵ 确定消费者的食性，确定消费者的分类地位； ⑶ 确定有机体的营养级归属，进而确定： ①各营养级的生物量， ②各营养级能量或食物的摄入率， ③同化率， ④呼吸率， ⑤由于捕食、寄生等因素而引起的能量损失率； ⑷ 结合各个营养级的信息，获得营养金字塔或能流图。 能量单位：cal · cm-2 · a –1 。 呼吸29.3+未利用78.2+分解3.5＝总初级生产量111.0，能量守恒 总初级生产量 111.0 植食动物 15.0 肉食动物 3.0 分解 3.0 分解 0.5 分解 微量 呼吸23.0 呼吸4.5 呼吸1.8 未利用70.0 太阳能118872 未利用7.0 未利用1.2 未吸收的能118761 3.0 cal · cm-2 · a –1 111.0 cal · cm-2 · a –1 15.0 cal · cm-2 · a –1 1、自养生态系统 靠绿色植物固定太阳能的生态系统。 2、异养生态系统 主要依靠其他生态系统所生产的有机物输入来维持的生态系统。 3、异养生态系统的能流分析 应特别注意其他生态系统的有机物输入。 五、异养生态系统的能流分析 1、初级生产的基本概念 初级生产量或第一性生产量（primary production） 植物所固定的太阳能或所制造的有机物质. 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呼吸消耗掉，剩下的用于植物生长和生殖，这部分生产量称为净初级生产量。 总初级