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1、2 生态系统的生物生产,生物生产的基本概念 生物生产 生物量与生产量 初级生产 总初级生产与净初级生产 影响初级生产的因素 初级生产量的测定方法 次级生产 次级生产的基本特点 次级生产量的测定方法,生物生产,生物生产：是生态系统重要功能之一。生态系统不断运转，生物有机体在能量代谢过程中，将能量、物质重新组合，形成新的产品的过程，称生态系统的生物生产。 生态系统中绿色植物通过光合作用，吸收和固定太阳能，从无机物合成、转化成复杂的有机物。由于这种生产过程是生态系统能量贮存的基础阶段，因此，绿色植物的这种生产过程称为初级生产（primary production），或第一性生产。,生物量和生产量,生
2、物量（biomass）:某一特定观察时刻，某一空间范围内，现有有机体的量，它可以用单位面积或体积的个体数量、重量（狭义的生物量）或能量来表示，因此它是一种现存量(standing crop)。 现存的数量以N表示，现在的生物量以B表示。现存生物量通常用平均每平方米生物体的干重(gm-2)或平均每平方米生物体的热值来表示(J m-2 )。 生产量(production): 是在一定时间阶段中，某个种群或生态系统所新生产出的有机体的数量、重量或能量。它是时间上积累的概念，即含有速率的概念。有的文献资料中，生产量、生产力(production rate)和生产率(productivity)视为同义语
3、，有的则分别给予明确的定义。 生物量和生产量是不同的概念，前者到某一特定时刻为止，生态系统所积累下来的生产量，而后者是某一段时间内生态系统中积存的生物量。,总初级生产与净初级生产,初级生产过程可用下列方程式概述： 光能 6CO26H2O C6H12O6 6O2 叶绿素 总初级生产(gross primary production,GP)与净初级生产(net primary production,NP)：植物在单位面积、单位时间内，通过光合作用固定太阳能的量称为总初级生产(量)，常用的单位：J m -2 a-1 ；植物总初级生产（量）减去呼吸作用消耗掉的能量（R），余下的有机物质即为净初级生产（
4、量）。二者之间的关系可表示如下： GPNP+R ； NPGPR,影响初级生产的因素：,NP,R,CO2,光,H2O,营养,取食,O2温度,陆地生态系统中，初级生产量是由光、二氧化碳、水、营养物质(物质因素) 、氧和温度(环境调节因素)六个因素决定的。,污染物,光合作用 生物量,GP,初级生产量的测定方法,产量收割法：收获植物地上部分烘干至恒重，获得单位时间内的净初级生产量。 氧气测定法：总光合量净光合量呼吸量 二氧化碳测定法：用特定空间内的二氧化碳含量的变化，作为进入植物体有机质中的量，进而估算有机质的量。 pH测定法：水体中的pH值随着光合作用中吸收二氧化碳和呼吸过程中释放二氧化碳而发生变化
5、，根据pH值变化估算初级生产量。 叶绿素测定法：叶绿素与光合作用强度有密切的定量关系，通过测定体中的叶绿素可以估计初级生产力。 放射性标记测定法：把具有14C的碳酸盐(14CO32-)放入含有天然水体浮游植物的样瓶中，沉入水中，经过一定时间的培养，滤出浮游植物，干燥后，测定放射性活性，确定光合作用固定的碳量。由于浮游植物在黑暗中也能吸收14C.因此，还要用“暗吸收”加以校正。,黑白瓶法,黑瓶 （呼吸作用）,白瓶 (净光合作用),放置于水样深度处,一定时间后，测各瓶的含氧量变化，求初级生产量,全球初级生产量分布的特点:,陆地比水域的初级生产量大; 陆地的NPP随纬度升高而降低; 海洋NPP由河口
6、湾向大陆架、大洋区逐渐降低； 全球NPP可 划分为三个等级：a. 生产量极低区域; b. 中等生产量区域; c. 高生产量区域.,全球初级生产量的估算,估算全球生态系统NPP:a.根据实测数据计算生产量平均值分布面积,得到这一类型的总值. 各类型生产量的总和为全球的估算值; b.用与气候因素相关联的生产量模型来估算,包括: 经验回归模型和较为复杂的机制性过程模型.,估算全球初级生产量的三种模型:,Miami模型(Lieth,1972): NPPt=30001+e1.315-0.1196t; NPPr=30001-e-0.000664R 该模型估算的结果可靠性仅达: 66%75%.,b. Tho
7、rnthwaite Memorial 模型(Lieth, 1974): NPPe=30001-e-0.0009695(E-20) 该模型对植被初级生产量的估算较为合理.,c. Chikugo 模型(日本内岛, 1985): NPP=0.29e-0.216(RDI)2Rn 该模型是一种半理论半经验的方法,综合考虑了诸因素的作用,所以该模型是估算自然植被净初级生产力较好的方法.,初级生产以外的生态系统生产，即消费者和分解者利用初级生产所制造的物质和贮存的能量进行新陈代谢，经过同化作用形成异养生物自身的物质和能量的过程，称为次级生产（secondary production），或第二性生产。,次级生
8、产的概念,次级生产的基本特点,次级生产过程模型,食物资源,未采食,拒食,未食,粪便 (Fu),呼吸 (R),分解,被采食,可利用,食用 (C),同化(A),动物产品产生能量 (P),潜在能量,保持能量,损 失 能 量,C=A+Fu A=P+R C=P+Fu+R P=C-Fu-R,次级生产量的测定方法,按已知同化量A和呼吸量R，估计生产量P P=C-Fu-R， Fu-尿粪量 根据个体生长或增重的部分Pg和新生个体重Pr，估计P P Pg Pr 根据生物量净变化B和死亡损失E，估计P P B E,全球各类生态系统的次级生产量,各类生态系统中,次级生产量总要比初级生产量少得多; 海洋生态系统中植食动物有着高的摄食效率,约相当于陆地动物利用植物效率的5倍;而海洋的初级生产量约为陆地初级生产量的1/3;但海洋次级生产量总和却比陆地高得多.因此,从人类的未来而言,研究海洋的次级生产量具有重要意义.,
