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1、第十章 生态系统的能量流动第一节 生态系统中的初级生产第二节 生态系统中的次级生产第三节生态系统中的分解 土壤第四节 生态系统中的能量流动第五节 异养生态系统的能流分析第六节 生态系统能流模型第七节 生态系统中的信息及传递第一节 生态系统中的初级生产一.初级生产的基本概念1.初级生产：第一生产指生态系统中，绿色植物通过光和作用积累有机质的过程。2.总初级生产量 指在一定时间内，生产者在植物光合作用过程中固定的太阳能的量。 生产力：速率，表示单位面积，单位时间内所固定的能量。即有机物干重g/d.m23.净初级生产量生产力NP(Pn) NP=GP-R 生物量的变化率Pn=G/T 组织的增大数量的增
2、多，由于植物的生长和生殖.4.生物量 指单位面积上的生产量。第一生产力（净初级生产力）：植物除去呼吸消耗而余下的有机物积累速率。 净生产量的积累量，系统总内能的储存量 。 B=Pn积累量5.现存量S=B-H-D=GP-R-H-D一定面积的地段上，某一特定观测时刻存在着的活的植物体的总量。H:被植物动物取食的量D：死亡的量 比较陆地和海洋两个生态系统所占面积为多大；NP， B对比分析db/dt=NP=GP-R-H-D 生物量的增量是净生产量S=NP-H-D净生产量的积累量是生物量 净初级生产量 ：用于植物的生产和生殖（体积的增大，数量的增多，繁殖器官的形成）用于生长时，各部分的分配比例不同.地上
3、，地下生物量的比值=根茎比。在地球上的分布规律：热带雨林热带草原陆地海洋 湿地：沼泽，河口湾，海洋中上涌带较高NP随生态系统的发育变化，若生态系统达到顶级稳定，则NP=0，GP最大生物量NP的积累量NP0,B上升 ；NP沿岸区上涌区植物个体：上涌区沿岸区开阔海洋植物个体越大，食物链越短，有机质鱼类的营养级的数目越少海洋不同温度带，食物链不同第三节生态系统中的分解 土壤1、生态系统中分解作用的意义 ： 维持了全球生产和分解的平衡 在建立全球生产系统的动态平衡中，资源分解发挥的主要作用：A、死亡物质分解使营养物质再循环；B、维持大气中CO2浓度；C、稳定和提高土壤有机质含量，为碎屑食物链提供食物；
4、D、改善土壤理化性状，改造地球表面的惰性物质。 各种污染物是在微生物的作用下处理的分解作用的复杂性：过程包括A、碎裂、混合、物质结构的改变，如动物摄食、排泄、和酶的作用B、异化、淋溶C、分解是由多种生物完成的，既包括分解者，也包括消费者，是一个复杂的食物网既有寄生动物，也有肉食动物、草食动物，源于CO2提供的地方，汇总于CO2接受的地方；D、分解过程是由一系列阶段组成，物理和生物的复杂性随时间进展而增加，分解者的多样性。E、再循环。一、分解过程的性质： 1、生态系统的分解：矿化、氨化、腐质化过程在土壤中。二、分解生物学： 1、细菌和真菌：a、分解者的种类和数量，b、待分解资源的质量，c、分解时
5、的理化性条件。2、动物： 1）陆地生态系统（土壤生物）：主要是无脊椎动物，其分布有随纬度变化而变化的地带性规律。 2）水生生态系统三、资源量与分解作用的关系：资源：能被分解者分解的物质动植物残体1、资源的物理性质：资源的表面特性，机械结构。2、资源的化学性质 A、炭和能量来源： B、营养物质：被分解资源中能够提供给微生物的营养元素的多少。动物性微生物营养元素植物性资源(种子落叶木质组织)分解速率与C:N值存在直接相关性,C/N比决定生物物质降解的程度和速率C、调节剂： 丹宁（抗分解复合物）降低有效氮，抑制微生物发展， 抗分解复合物：营养物含量较低的偏酸性土壤大于片碱性土壤， 抗分解复合物可直接
6、抑制真菌和土壤微生物的活动， 在缺乏有机质的土壤中生长的植物体内可形成各种高浓度的多元酶，利于积累有机物提高土壤肥力 农药、可影响分解过程（降低分解速度），有强烈的杀菌作用抑制孢子的萌发。四、理化环境对分解作用的影响：1、一般规律：湿热条件直接影响分解速率。P224图10 52、分解指数： 1）概念（公式、字母含义）在不同生态系统中的大小变化剃度。第四节 生态系统中的能量流动一、研究能量流动中的热力学定律：1、热力学定律： 1）一切与热力学有关的能量传递都有一定的方向性； 2）熵定律：在能量转化过程中一部分能量常消散为不能利用的热能生态系统的能量转化是单相性的，热能不能被生物转化为其他形式的能
7、量。 3）在孤立的系统内实际发生的过程总是使整个系统熵的数值的增加。孤立系统熵增加的原理：在封闭系统中：E=Q+W焓（H）：单位质量的物质所含的全部热能。焓的总变化量H指物体焓的变化量：HS：开放系统焓变化，HS=-（Hm+Qp+Wp）一段时间内生物的生长量或储存量即生产量Pn：H=-（Hm+Qp）= H1-H2+Q1-Q2H1：被消耗的食物或被利用的太阳能H2：进入生物体内未利用的能量。Q1：内功转化成的热，最终向外散失Q2：生物直接与环境进行热交换而吸收或散失的热Q1-Q2：呼吸消耗能量平衡：P=A+R熵：一个系统混乱程度的量度，自由能：系统的总能量中有作功本领的能量自发过程都可作功，要逆
8、向进行，则需外界作功，系统平衡时自由能最小，根据自由能最小原理判断某一过程发生的可能性。两种观点：生态系统沿着熵值增加自由能减少发展，当熵值最大自由能等于零时为系统发展顶点，有顶极生态系统，生态系统是自发过程，有序 无序 最大无序状态过程生态系统演替顶极从无序 有序 ，顶极群落最有序，熵值最小。有序程度高，熵值低，需外界补充能量，有序 无序，自发过程，释放过程。植物的光合作用将太阳能固定到生态系统中，维持有序状态，生物体本身也是一个最高的有序状态。 EPOdum的认识有机体、生态系统、生物圈都能够产生并维持一个有“内部秩序”的高级状态，或低熵状态，生态系统中有序是由整个群落不断地排除无序（呼吸
9、）来维持的。有序：复杂的生物量结构。 Schrodinger ratio观点当绝对零度以上的任何系统，在热波动时要想维持系统内部的有序就必须有连续功排除无序。生态系统中，群落总R/总生产量=热力学序函数有序结构熵比率系统结构维持率2、热力学的生物学解释：3、判定自发过程 的两个状态函数。二、能量流动的通用模式：Pg=Pn+R三、食物链层次上的能量分析1、植物 植食动物 肉食动物顶极肉食动物四、实验种群层次上的能流分析：生态系统：鉴定营养级，对于营养级的能流结构进行分析。将每个物质种都归属于特定的营养级，然后分析其输入、输出，界限 。第五节 异养生态系统的能流分析异养生态系统：腐屑链自养生态系统
10、：第六节生态系统能流模型一、能量流： 生态系统中由植物吸收太阳能通过光合作用转化为化学能，并沿着食物链的关系以单向、逐级递减的方式传递下去，生态系统中能量的这种传递现象即为能量流。二、生态系统中能量流的特点：1、单向、不可逆的，能量在生态系统中只用一次；2、能量在流动过程中逐渐减少，因每一个营养级生物的新陈代谢活动都会消耗相当多的能量，这些能量最终以热的形式释放到周围空间。3、能量从一个营养级到另一个营养级的转化率约为10%（5 30%）4、任何一个生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统正常功能，若较长时间得不到能量补充则会消亡第七节 生态系统中的信息及传递一、信息传递的
11、概念：1、信息传递（通讯）：某一个体发送信息，另一个体接受信号并引起后者反应的过程。2、信息：包含在情报、指令、图象等中的知识内容：3、生态系统信息的特点：a、生态系统基本过程：能量流动、物质循环、信息传递（基本功能）。b、信息传递过程中伴随着一定的物质、能量的消耗，传递过程是双向的，c、按照控制论观点，由于信息流才能生态系统产生了自动调节机制。d、在香农的信息论中，信息具 .e、生态系统中环境是一种信息源f、生态系统用能流和信息流联合机制进行研究，更能揭示生态系统的各种控制功能。g、信息的传输不仅需要信源和信宿间有信道沟通，还要求信源和信宿之间存在信息量的差值因信息只能从高信息态传向低信息态。二、信息的类型及传递：根据信号的性质分物理信息和化学信息根据接受的感观划分为听，视，嗅，味1.物理信息及传递2.化学信息及传递信息素：不同水平间的不同密尔勒(Miller)将生态系统划分成19个子系统(图1012)既考虑了能量流又考虑了信息流。
