生态学全套配套课件第三版杨持第十章.ppt

第一节 生态系统中的能量与能量环境 　　 在生态系统中生命的各种表现都是和能量转变分不开的。进入地球表层的能量被离开地球的能量所平衡，生命的本质就是生长、自我繁殖和物质合成等这些变化的连续。在生态学中，我们基本上关注的是光和生态系统的关系以及在生态系统内能量转换的情况。 　 能量在生态系统中的行为可以称为能流，因为就我们所见，能量转换是“单向”的，与物质的循环行为是不同的。 二、能量环境 地球外的太阳辐射以2克卡的比率到达生物圈，但当它通过大气时按指数地衰减；当它通过云层、水和植被时，太阳辐射能进一步衰减，而且其能量的光谱分布状况也有很大的改变。在一个生态系统内24小时的热能流比进来的太阳辐射能少了很多。在生态系统中不同层以及地球表面的不同季节、不同地点内，总能流的变异是很大的，因此，有机体的个体分布也相应地不同。 三、生态系统中的热力学 　能量是生态系统的动力，是一切生命活动的基础。一切生命活动都伴随着能量的变化，没有能量的转化，也就没有生命和生态系统。生态系统的重要功能之一就是能量流动，而热力学就是研究能量传递规律和能量形式转换规律的科学。 　 热力学第二定律是对能量传递和转化的一个重要概括，通俗地说就是：在封闭系统中，一切过程都伴随着能量的改变，在能量的传递和转化过程中，除了一部分可以继续传递和做功的能量（自由能）外，总有一部分不能继续传递和做功，而以热的形式消散，这部分能量使系统的熵和无序性增加。 第二节 生态系统中的初级生产 一、? 初级生产的基本概念 　　 生态系统中的能量流动开始于绿色植物通过光合作用对太阳能的固定。因为这是生态系统中第一次能量固定，所以植物所固定的太阳能或所制造的有机物质称为初级生产量或第一性生产量(primary production)。 　包括呼吸消耗在内的全部生产量，称为总初级生产量(gross primary production)。三者之间的关系是： GP＝NP十R 　式中：GP—总初级生产量，J／(m2·a) 　NP—净初级生产量，J／(m2·a) 　R—呼吸所消耗的能量，J／(m2·a) 　 生态系统的初级生产量还随群落的演替而变化。群落演替的早期由于植物生物量很低，初级生产量不高；随时间推移，生物量逐渐增加，生产量也提高。 　二、? 初级生产的生产效率 表10-2 最适条件下初级生产的效率估计量/（J.m2.d-1） 百分率/% 输入 损失 输入 损失 　 日光能 2.9×107 　 100 　可见光 1.3×107 可见光以外 1.6×107 　45.0 55.0 　被吸收 1.17×107 反射 1.3×106 　 40.5 4.50 　光合中 非活性 　间产物 8.2×106 吸收 　 3.5×106 　28.4 12.1 　糖类 2.6×106 不稳定 　中间产物 5.6×106 　 9.1 19.3 净生产量 2.0×106 呼吸消耗 　6.7×105 6.8 2.3 　约为120 g/(m2.d) (实测最大值为3%) 　注:引自McNaughton 和Wolf,1979。 三、? 初级生产量的限制因素 (一)陆地生态系统 光、CO2、水和营养物质是初级生产量的基本资源，温度是影响光合效率的主要因素，而食草动物的捕食会减少光合作用生物量。 （二）水域生态系统 光是影响水体初级生产力的最重要的因子。美国生态学家J.H.Ryther（1956）提出预测海洋初级生产力的公式： P=（R/k）×C×3.1 式中：P—浮游植物的净初级生产力，g／(m2·d) R—相对光合率 k—光强度随水深度而减弱的衰变系数 C—水中的叶绿素含量，g/m3 四、? 初级生产