生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)

第九章生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)§1生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)§2生態(tài)系統(tǒng)中的分解§3生態(tài)系統(tǒng)的能流過(guò)程§4生態(tài)系統(tǒng)能流分析參考文獻(xiàn)思考題預(yù)習(xí)內(nèi)容課堂討論2/5/20231安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*§1生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)生物生產(chǎn)的基本概念生物生產(chǎn)生物量與生產(chǎn)量初級(jí)生產(chǎn)總初級(jí)生產(chǎn)與凈初級(jí)生產(chǎn)影響初級(jí)生產(chǎn)的因素初級(jí)生產(chǎn)量的測(cè)定方法次級(jí)生產(chǎn)次級(jí)生產(chǎn)的基本特點(diǎn)次級(jí)生產(chǎn)量的測(cè)定方法2/5/20232安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*生物生產(chǎn)生物生產(chǎn)：是生態(tài)系統(tǒng)重要功能之一。生態(tài)系統(tǒng)不斷運(yùn)轉(zhuǎn)，生物有機(jī)體在能量代謝過(guò)程中，將能量、物質(zhì)重新組合，形成新的產(chǎn)品的過(guò)程，稱生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)。生物生產(chǎn)常分為個(gè)體、種群和群落等不同層次。生態(tài)系統(tǒng)中綠色植物通過(guò)光合作用，吸收和固定太陽(yáng)能，從無(wú)機(jī)物合成、轉(zhuǎn)化成復(fù)雜的有機(jī)物。由于這種生產(chǎn)過(guò)程是生態(tài)系統(tǒng)能量貯存的基礎(chǔ)階段，因此，綠色植物的這種生產(chǎn)過(guò)程稱為初級(jí)生產(chǎn)（primaryproduction），或第一性生產(chǎn)。初級(jí)生產(chǎn)以外的生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)，即消費(fèi)者利用初級(jí)生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行新陳代謝，經(jīng)過(guò)同化作用形成異養(yǎng)生物自身的物質(zhì)，稱為次級(jí)生產(chǎn)（secondaryproduction），或第二性生產(chǎn)。2/5/20233安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*影響初級(jí)生產(chǎn)的因素NPRCO2光H2O營(yíng)養(yǎng)取食O2＋溫度陸地生態(tài)系統(tǒng)中，初級(jí)生產(chǎn)量是由光、二氧化碳、水、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(物質(zhì)因素)、氧和溫度(環(huán)境調(diào)節(jié)因素)六個(gè)因素決定的。污染物⑥①②③④⑤光合作用生物量GP2/5/20234安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*初級(jí)生產(chǎn)量的測(cè)定方法產(chǎn)量收割法：收獲植物地上部分烘干至恒重，獲得單位時(shí)間內(nèi)的凈初級(jí)生產(chǎn)量。氧氣測(cè)定法：總光合量＝凈光合量＋呼吸量二氧化碳測(cè)定法：用特定空間內(nèi)的二氧化碳含量的變化，作為進(jìn)入植物體有機(jī)質(zhì)中的量，進(jìn)而估算有機(jī)質(zhì)的量。pH測(cè)定法：水體中的pH值隨著光合作用中吸收二氧化碳和呼吸過(guò)程中釋放二氧化碳而發(fā)生變化，根據(jù)pH值變化估算初級(jí)生產(chǎn)量。葉綠素測(cè)定法：葉綠素與光合作用強(qiáng)度有密切的定量關(guān)系，通過(guò)測(cè)定體中的葉綠素可以估計(jì)初級(jí)生產(chǎn)力。放射性標(biāo)記測(cè)定法：把具有14C的碳酸鹽(14CO32-)放入含有天然水體浮游植物的樣瓶中，沉入水中，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的培養(yǎng)，濾出浮游植物，干燥后，測(cè)定放射性活性，確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，還要用“暗吸收”加以校正。2/5/20235安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*黑白瓶法黑瓶（呼吸作用）白瓶(凈光合作用)

對(duì)照瓶（消除誤差）放置于水樣深度處一定時(shí)間后，測(cè)各瓶的含氧量變化，求初級(jí)生產(chǎn)量2/5/20236安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*次級(jí)生產(chǎn)的基本特點(diǎn)次級(jí)生產(chǎn)過(guò)程模型食物資源未采食拒食未食糞便(Fu)呼吸(R)分解被采食可利用食用(C)同化(A)動(dòng)物產(chǎn)品產(chǎn)生能量(P)潛在能量保持能量損失能量ⅠⅡⅢⅣⅤⅥC=A+FuA=P+RC=P+Fu+RP=C-Fu-R2/5/20237安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*次級(jí)生產(chǎn)量的測(cè)定方法按已知同化量A和呼吸量R，估計(jì)生產(chǎn)量PP=C-Fu-R，F(xiàn)u-尿糞量根據(jù)個(gè)體生長(zhǎng)或增重的部分Pg和新生個(gè)體重Pr，估計(jì)PP＝Pg＋Pr根據(jù)生物量?jī)糇兓鰾和死亡損失E，估計(jì)PP＝△B＋E

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·《生態(tài)學(xué)》*§2生態(tài)系統(tǒng)中的分解資源分解的過(guò)程：分碎裂過(guò)程、異化過(guò)程和淋溶過(guò)程等三個(gè)過(guò)程。資源分解的意義：理論意義：通過(guò)死亡物質(zhì)的分解，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)再循環(huán)，給生產(chǎn)者提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；維持大氣中二氧化碳的濃度；穩(wěn)定和提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，為碎屑食物鏈以后各級(jí)生物生產(chǎn)食物；改善土壤物理性狀，改造地球表面惰性物質(zhì)；實(shí)踐意義：糞便處理污水處理2/5/20239安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*澳大利亞引進(jìn)異地金龜處理牛糞澳洲大陸距今14000萬(wàn)（1.4億）年前就與其他陸地隔離，生物區(qū)系獨(dú)特，當(dāng)?shù)胤敝车淖畲螳F類是有袋類的大袋鼠。移民于1788年運(yùn)去了第一批5頭奶牛和2頭公牛，到19世紀(jì)未牛的頭超過(guò)4500萬(wàn)頭。如以每頭牛一晝夜排便10次計(jì)算，每天就有4.5億堆又大又濕的牛糞。而當(dāng)?shù)氐慕瘕斪又饕∈掣捎驳拇蠹S，而對(duì)軟而濕的牛糞不感興趣。由于當(dāng)?shù)厝狈Ψ纸馀＜S的生物，牛糞在草原上風(fēng)干硬化，幾年內(nèi)都難以分解，日積月積，牛糞數(shù)量驚人。牛糞覆蓋并破壞大面積草原，形成草原上的一塊塊禿斑。每年被毀的牧場(chǎng)竟達(dá)3600萬(wàn)畝。澳大利亞學(xué)者M(jìn).H.Wallace(1978)指出“澳大利亞的牛多，牛糞更多，牛屎多到鋪天蓋地，如果不到世界各地引種食糞金龜子處理，澳大利亞就將淹沒在牛屎堆里。”據(jù)實(shí)驗(yàn)兩頭金龜子一前一后，能將100克牛糞在30－40小時(shí)內(nèi)，滾成球，埋入土層里，以備子代食用。由于牛糞中的蠅卵需96小時(shí)后才能孵化為幼蟲，牛糞埋入地下，蠅類無(wú)法孵化。因此，金龜子消除了牛糞，又破壞了蠅類滋生的條件。為此，60年代，澳大利亞引入了羚羊糞蜣(Onthophagus

gazella)和神農(nóng)蜣螂(Catharsius

molossus)等異地金龜，對(duì)分解牛糞發(fā)揮了明顯的作用。2/5/202310安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*§3生態(tài)系統(tǒng)的能流過(guò)程生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)規(guī)律生態(tài)系統(tǒng)中能流途徑能量流動(dòng)的生態(tài)效率2/5/202311安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)規(guī)律生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)中能量的傳遞、轉(zhuǎn)換遵循熱力學(xué)的兩條定律：第一定律：能量守恒定律，能量可由一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，能量既不能消滅，又不能憑空創(chuàng)造。第二定律：熵律，任何形式的能（除了熱）轉(zhuǎn)化到另一種形式能的自發(fā)轉(zhuǎn)換中，不可能100％被利用，總有一些能量作為熱的形式被耗散出去，熵就增加了。生態(tài)系統(tǒng)中能流特點(diǎn)（規(guī)律）：能流在生態(tài)系統(tǒng)中是變化著的；能流是單向流；能量在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的過(guò)程，就是能量不斷遞減的過(guò)程；能量在流動(dòng)過(guò)程中，質(zhì)量逐漸提高。2/5/202312安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的途徑牧食食物鏈和腐食食物鏈?zhǔn)巧鷳B(tài)系統(tǒng)能流的主要渠道。能量流動(dòng)以食物鏈作為主線，將綠色植物與消費(fèi)者之間進(jìn)行能量代謝的過(guò)程有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)。牧食食物鏈的每一個(gè)環(huán)節(jié)上都有一定的新陳代謝產(chǎn)物進(jìn)入到腐屑食物鏈中，從而把兩類主要的食物鏈聯(lián)系起來(lái)。能量在各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的數(shù)量關(guān)系可用生態(tài)金字塔表示。2/5/202313安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*生態(tài)錐體(CharlesElton,1927)生態(tài)錐體（ecologicalpyramid）:能量通過(guò)營(yíng)養(yǎng)級(jí)逐級(jí)減少，如果把通過(guò)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能流量由低到高用圖型表示，就成為一個(gè)金字塔形，稱能量錐體或能量金字塔。同樣如果以生物量或個(gè)體數(shù)目來(lái)表示，可能得到生物量錐體（pyramidofenergy）和數(shù)量錐體（pyramidofnumber）。三類錐體合稱為生態(tài)錐體。a生物量錐體(gDW·m-2)b能量錐體(kcal·m-2·a-1)c數(shù)量錐體(個(gè)體·ha-1)12122/5/202314安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*生態(tài)系統(tǒng)層次上能流研究的步驟⑴確定組成生態(tài)系統(tǒng)生物組成部分的有機(jī)體成份；⑵確定消費(fèi)者的食性，確定消費(fèi)者的分類地位；⑶確定有機(jī)體的營(yíng)養(yǎng)級(jí)歸屬，進(jìn)而確定：①各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量，②各營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量或食物的攝入率，③同化率，④呼吸率，⑤由于捕食、寄生等因素而引起的能量