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1、第六章 生态系统的能量流动,基本原理 生态效率 初级生产 次级生产 物质分解作用 能量动态分析,思考题,第一节生态系统能量流动的基本原理,一、生态系统的能量生态系统中能量主要有两种存在状态，即动能和势能。动能(kinetic energy)是生物及其环境之间以传导和对流的形式互相传递的一种能量，包括热和辐射。势能又称潜能(potential energy)，是蕴藏在有机分子键上的能量，它代表着一种做功的能力和做功的可能性。在生态系统中，潜能是通过食物链的关系在生产者、消费者、分解者等有机体之间进行流动和传递的。,二 能量流动的基本原理 严格遵循热力学定律是单向流能量在生态系统的流动过程中不断递
2、减能量在流动中，质量逐渐提高能量在流动中速率不同,第二节 生态效率,生态效率(ecological efficiency)是指各种能流参数中的任何一个参数在营养级之间或营养级内部的比值，常以百分数表示。一、常用的几个能量参数(1)摄取量(I)；(2)同化量(A)；(3)呼吸量(R)；(4)生产量(P)。,二、营养级位之内的生态效率,1.同化效率同化效率(assimilation efficiency， AE)是衡量生态系统中有机体或营养阶层利用能量和食物的效率。2.生长效率生长效率(growth efficiency，GE)是指同一营养阶层的净生产量与同化量的比值。,三、营养级位之间的生态效率
3、1.消费效率消费效率(consumption efficiency，CE)是指 营养阶层摄食的能量与 营养阶层的净生产量的比值。2.生态效率生态效率是Lindeman最早提出的，所以又称Lindeman效率。它是指营养阶层取食、吸收量与 +1营养阶层取食、吸收量之比。它相当于同化效率、生长效率和消费效率的乘积。,第三节 生态系统中的初级生产 基本概念初级生产净初级生产量（NP）总初级生产量（GP）比较生产量和生物量全球的初级生产量分布特点有四,第三节 生态系统中的初级生产 初级生产的生产效率,第三节 生态系统中的初级生产 初级生产量的限制因素(一)陆地生态系统 光、水和营养物质、 CO2、温度
4、、食草动物的捕食（放牧促进现象）、污染物等(二)水域生态系统 光、水中叶绿素、营养物质（N、P、Fe、Mn等）、污染物等,生态系统中的初级生产初级生产量的测定方法（一)直接收割法(二)氧气测定法（氧的生成与有机物生成呈比例关系）（三）CO2测定法（减少的CO2即是用于光合作用的）(四)放射性标记物测定法（海洋）(五)叶绿素测定法（叶绿素含量与光合作用产量间的关系）（六）卫星遥感技术,第四节 生态系统中的次级生产一、次级生产的基本概念次级生产也称为第二性生产(secondary production)，它是指生态系统初级生产以外的生物有机体的生产，是消费者和分解者利用初级生产所制造的物质和储存的
5、能量进行新陈代谢，经过同化作用转化成自身物质和能量的过程。动物的肉、蛋、奶、体壁、骨骼等都是次级生产的产物。,第四节 生态系统中的次级生产次级生产过程,消费效率In/Pn-1,生长效率Pn/In=10%,消费效率In/Pn-1,生长效率Pn/In=15%,生态系统中的次级生产据资料显示，草食动物利用植物净生产量的特点有：植物种群增长率高、世代短、更新快，其被利用的百分比就较高，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。而肉食动物：就同化效率来说，一般高于草食动物；（难消化）就生长效率来说，却一
6、般低于草食动物。 （呼吸消耗大）,二、次级生产的生态效率,生长效率随动物类群而异动物的生长效率与呼吸消耗呈明显的负相关,第五节 物质分解作用一、有机物质的分解作用及其意义分解逐步降解；矿化；无机元素的释放；过程降解（异化）过程(K)：是指在酶的作用下，有机物质通过生物化学过程，分解为单分子物质或无机物的过程；碎化过程(c)：是指颗粒体粉碎的物理过程。主要是动物生命活动的结果，当然，也包括了非生物因素，如风化、结冰、解冻和干湿作用等；淋溶过程(L) ：是指水将资源中的可溶性成分解脱出来。三过程交叉进行，相互影响,第五节 物质分解作用一、有机物质的分解作用及其意义分解作用的意义：释放、维持、稳定、
7、改善问题：1、动植物活着的时候，分解作用是否进行？2、分解者传递能量的特点是什么？3、分解者生物群落主要分布何处？4、分解者亚系统的再循环是何含义？,二、生物分解者1微生物微生物中的细菌和真菌是有机物质的主要分解者。生长型：群体生长（酵母、细菌）；丝状生长（真菌、放线菌）；营养方式：胞外酶；问题：以上生长特点对分解各有什么优势？,二、生物分解者2动物类群陆地生态系统微型动物区系：体宽在100m以下,原生动物、线虫、轮虫、最小的弹尾目昆虫早和螨,它们都不能碎裂枯枝落叶，属粘附类型； ；中型动物区系: 100m2mm,包括弹尾目昆虫、螨、线蚓、双翅目幼虫和小型甲虫，大部分都能进攻新落下的枯叶，但对
8、碎裂的贡献不大，对分解的作用主要是调节微生物种群的大小和对大型动物粪便进行处理和加工。只有白蚁，由于其消化道中的共生微生物，能直接影响系统的能流和物流； 大型动物区系: (大型2mm20mm和巨型20mm)，包括食枯枝落叶的节肢动物，如千足虫、等足目和端足目动物、蛞蝓、蜗牛、较大的蚯蚓，是碎裂植物残叶和翻动土壤的主力。因而对分解和土壤结构有明显影响。,二、生物分解者2动物类群水生生态系统,按功能分：碎裂者：如石蝇幼虫等，以落入河流中的树叶为食；颗粒状有机物质搜集者：可分为两个亚类，一类从沉积物中搜集，例如摇蚊幼虫和颤蚓；另一类在水体中滤食有机颗粒，如纹石蛾幼虫和蚋幼虫； 刮食者：其口器适应于在
9、石砾表面刮取藻类和死有机物，如扁蜉蝣幼虫；以藻类为食的食草性动物； 捕食动物：以其他无脊椎动物为食，如蚂蟥、蜻蜓幼虫和泥蛉幼虫等。,有机物质分解过程的特征和速率取决于生物分解者、被分解有机物的组成和理化环境条件三个变量。三方面的组合决定分解过程每一阶段的速率。,三、影响分解作用的生态因素,影响分解作用的生态因素环境条件土壤温度土壤湿度土壤通气状况 pH状况气候,现存有机物质总量,死有机物输入总量,分解指数K=死有机物输入总量/现存有机物质总量,环境条件,系数,物质分解作用的生态因素分解的资源质量,第六节 能量动态分析一、水域生态系统,GP,A2,A3,R1,R2,R3,R4,P1,P2,P3,P4,14078.2,25.3,88,192,25.3,、陆地生态系统,注意：陆生生态系统中的迁入和迁出现象。,课后要求,一、名词解释摄取量 同化量 呼吸量 生产量 同化效率消费效率 林德曼定律 初级生产 总初级生产量净初级生产量 生物量 次级生产 分解作用异化 淋溶 碎化,二、思考题1.生态系统能量流动遵循那些规律？2.论述有机体分解的过程及其受哪些因素影响。3.生态系统普适能流模式如何表达？三、计算题计算生态效率。,
