6生态系统的能量流动

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,6.生态系统的能量流动,6.1能量流动的基本原理,6.2能量流动的渠道,6.3能量流动的过程,6.4能量流动的模型及分析,6.5能流与生态系统生产力,1,6.1能量流动的基本原理,6.1.1能量的概念、形式及转化,6.1.2生态系统的能源,6.1.3热力学第一定律,6.1.4热力学第二定律,6.1.5序、熵与耗散结构,2,6.1.16.1.1能量的概念、形式及转化,1.能量的概念,物理学定义能量是：物体做功的量度。,物体对外界做了功，能量就会减少；反之，外界对物体做了功，物体的能量就会增加。,生态系统中的各组分的存在、变化及发展，都与能量息息相关，遵循一定的能量变化规律。,3,2.能量的形式,辐射能：来自光源的光量子以波状运 动形式传播的能量。,化学能：化合物的具有的能量。,机械能：运动的物质所含有的能量。,热能：同温度相联系的一个状态函数。,电能：电子沿导体流动时产生的能量。,4,3.能量的转化形式,太阳能,光合作用,植物,取食,动物,热能,动能,势能,光能,5,6.1.2生态系统的能源,太阳能,辅助能,自然辅助能,人工辅助能,生物辅助能,工业辅助能,6,7,热力学第一定律(例),一个动物摄食固定的有机物能是,Q；动物活动、消耗的是,W,；剩下的有机物能是,E,。,则：,E,=,Q,+ W,若,W,Q， E为负，动物变瘦,若,W=,Q， E为零，动物不长,若,W,Q， E为正，动物生长,8,6.1.4,热力学第二定律,又称为能量衰变定律或能量逸散定律。它是指生态系统中的能量在转换、流动过程中总存在衰变、逸散的现象，即总有一部分能量要以浓缩的有效形态变为可稀释的不能利用的形态。,伴随着过程的进行，系统中有潜在做功能力的能，会分解为两个部分：有用能和热能。前者可继续作功，为自由能，通常占一小部分，可能具有更高的能量；后者无法利用，而以低温热能形式散发到外围空间，往往占一大部分。,9,10,11,6.2能量流动,6.2.能量流动渠道,6.2.1食物链,6.2.2营养级,6.2.3食物网,12,6.2.1食物链,1.定义：,生态系统中生物成员通过一系列吃与被吃的食物营养关系将被彼此联系起来的链叫食物链。,例子：,1.大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃稀泥。,2.螳螂捕蝉麻雀在后。,13,2.食物链类型,（1）草牧食物链,（2）腐食食物链,（3）寄生食物链,（4）混合食物链,14,（1）草牧食物链,也叫捕食食物链，活食物链。是指由植物开始，草食动物，再到肉食动物这样一条以活有机体为营养源的食物链。,水稻,稻飞虱,青蛙,鹰,15,（2）腐食食物链,食物链成员与死的有机体为食，通过腐烂分解，由腐生成员构成的食物链。,动物尸体蝇真菌细菌,16,（3）寄生食物链,由寄生成员通过寄生关系联系起来的链条,牧草黄鼠跳蚤鼠疫细菌,17,（4）混合食物链,由寄生、腐生、捕食等多种成员联系起来的链条。,鱼,18,6.2.2营养级,定义：食物链上的每个食性环节叫营养级。,绿色植物：第一营养级,草食动物：第二营养级,肉食动物：第三营养级,有没有更高的营养级?,生态学上把具有相同营养方式和食性的生物统归为同一营养层次，并把食物链上的每一营养层次称为营养级。,19,6.2.3食物网,多条食物链交错形成的网络叫食物网。,食物链越多，食物网越复杂，生态系统越稳定。,20,6.5.1生物生产的有关概念,1生物生产,生物有机体在能量代谢过程中，将能量、物质重新组合，形成新的生物产品（碳水化合物、脂肪和蛋白质等）的过程，称为生态系统生物生产。,6.5能流与生态系统生产力,21,2 初级生产与次级生产,生态系统中绿色植物通过光合作用，吸收和固定太阳能，将无机物合成、转化成复杂的有机物。由于这种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，或称第一性生产。 初级生产以外的生物生产，即消费者和分解者利用初级生产所制造的产品进行新称代谢，经过同化作用转化形成自身的物质和能量的过程，称为次级生产。,22,在初级生产量中，有一部分是被植物呼吸消耗掉了，剩下的部分才是以可见有机物质的形式用于植物的生存和生殖，这部分生产量称为净初级生产量（net primary production， NP）而把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，GP）,GP= NP+ R NP= GP- R,23,生产力（率）：指在一定时间内所生产的有机物质积累的速率，同生产量。,生物量：指在某一特定时刻调查时单位面积上积存的有机物质。生物量实际上是净生产量的累积值。指生物的活体，以鲜重或干重/每平方米,现存量：指绿色植物净初级生产量被草食动物取食，枯枝落叶掉落后所剩下的存活部分。,24,6.3能量流动过程,6.3.1能量流动途径,6.3.2生态效率,6.3.3生态金字塔,25,6.3.1能量流动途径,个体水平的能量流动过程,光能或,食物,吸收或,取食,总生产,净生产,生长,辐射或蒸发,呼吸作用,分泌,脱落,排泄,排粪,腐食动物,产量,植食,功,幼仔,26,6.3.2生态效率,1能量的损失,n营养级,NP固定的,生长,繁殖,A同化的,I吃进的,收获的,可利用的,食源,N-1营养级,不可利用的 未收的 吃剩的 粪便 呼吸R,27,2. 生态效率,1）营养级之间的能量转化效率,（1）摄食效率In/In-1,（2）同化效率An/An-1,（3）生产效率NP/NPn-1,（4）利用效率In/NPn-1或An/NPn-1,2）营养级之内的能量转化效率,（1）组织生长效率NPn/An,（2）生态生长效率NPn/In,（3）同化效率An/In,（4）维持价NPn/Rn,28,6.3.3 生态学金字塔,反映食物链中营养级之间生物数量、重量及能量比例关系的一个图解模型。,（1）数目金字塔,（2）生物量金字塔,（3）能量金字塔,29,