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B. Golley, 1960,荒 地,9.1.4,初级生产量的测定方法,（,1,）,收获量测定法,（,2,）,氧气测定法,（,3,）,CO,2,测定法,（,4,）,放射性标记物测定法,（,5,）,叶绿素测定法,收获量测定法,陆生定期收获植被，烘干至恒重 。,以每年每平方米的干物质重量表示 。,以其,生物量,的,产,出,测定,，但,位于,地下的,生物量,，,难以测定,。,地下的部分可以,占,有,40%,至,85%,的,总生产量,，因此,不能,省略,。,氧气测定法,通过氧气变化量测定总初级生产量 。,1927,年,T.Garder, H.H.Gran,用于测定海洋生态系统生产量：,从一定深度取自养生物的水样，分装在体积为,125-300ml,的白瓶,(,透光,),、黑瓶,(,不透光,),和对照瓶中,对照瓶测定初始的溶氧量,IB,黑白瓶放置在取水样的深度，间隔一定时间取出，用化学滴定测定黑白瓶的的含氧量,DB,、,LB,计算呼吸量,(IB-DB),，净生产量,(LB-IB),，总生产量,(LB-DB),二氧化碳测定法,用塑料罩将生物的一部分套住。,测定进入和抽出空气中的,CO,2,。,透明罩：测定净初级生产量,暗罩：测定呼吸量,放射性标记物测定法,用,放射性,14,C,測定其吸收量,，即光合作用固定的碳量,放射性,14,C,以碳酸盐的形式提供，放入含有自然水体浮游植物的样瓶中，沉入水中经过一定时间，滤出浮游植物，干燥后在计数器测定放射活性，然后计算：,14,CO,2,/CO,2,=,14,C,6,H,12,O,6,/C,6,H,12,O,6,确定光合作用固定的碳量,需用“暗呼吸”作校正,叶绿素测定法,植物定期取样,丙酮提取叶绿素,分光光度计测定叶绿素浓度,每单位叶绿素的光合作用是一定的，通过测定叶绿素的含量计算取样面积的初级生产量,9.1.5,初级生产量的限制因素,陆地生态系统,光、,CO,2,、水和营养物质是初级生产量的基本资源，温度是影响,光合效率的主要因素，而食草动物的捕食减少光合作用生物量。,9.2,生态系统的次级生产,次级生产量的一般生产过程可以概括于下面的图解中：,次级生产过程,对一个动物种群来说，其能量收支情况可以用下列公式表示：,C = A + F U,其中,C,代表动物从外界摄食的能量，,A,代表被同化能量，,FU,代表粪、尿能量。,A,项又可分解如下：,A = P + R,其中,P,代表净生产量，,R,代表呼吸能量。综合上述两式可以得到：,P = C F U R,26,次级生产的生态效率,消费效率,同化效率,生长效率,27,次级生产的生态效率,消费效率：,食草动物对植物净生产量的利用,植物种群增长率高，世代短，更新快，被利用的百分比高,草本植物维管束少，能提供较多的净初级生产量,浮游动物利用的净初级生产量比例最高,食肉动物对猎物的消费效率研究较少,脊椎动物捕食者,50,100%,，无脊椎动物捕食者,25%,28,次级生产的生态效率,同化效率,草食、碎食动物同化效率低，肉食动物高,生长效率,肉食动物的净生长率低于草食动物,不同动物类群有不同的生长效率,29,生长效率,30,林德曼效率,9.3,生态系统中的能量流动,对生态系统中的能量流动进行研究可以在种群、食物链和,生态系统三个层次上进行，所获资料可以互相补充，有助于了,解生态系统的功能。,32,热力学定律,热力学第一定律,(,能量守,恒,定律,):,能量既不能创生，也不会消灭，只能按严格的当量比例由一种形式转变为另一种形式,生态系统中的能量转换和传递过程，都可以根据热力学第一定律进行定量计算，并列出平衡式和编制能量平衡表,33,Energy Flow in the Environment,During photosynthesis, plants capture the energy of sunlight and store it in ATP, sugar, and other high-energy carbohydrates synthesized from carbon dioxide and water. Oxygen is released as a byproduct.,34,Heat,Heat,Producer,PrimaryConsumer,SecondaryConsumer,DetritusFeeders,Heat,Chemical energy,Energy Transfer and Loss,35,热力学定律,热力学第二定律,(,熵定律,),在能量传递和转化过程中，除了一部分传递和作功外，总有一部分以热的形式消散，使系统的熵增加,熵是系统无序性的指标，是系统热量与温度之比,若用熵概念表示热力学第二定律,内能不变的封闭系统中，其熵值只朝一个方向变化，常增不减,开放系统的一切过程使系统与环境熵值之和增加,生态系统是一个开放系统，它不断地与环境进行能量交换。通过光合同化，引入负熵；通过呼吸，把正熵值转出系统。,热力学定律,第一定律,: A=B+C,第二定律,: B&CA,37,生态系统中的能源,太阳辐射能是生态系统中的能量的最主要来源,红外线产生热效应，形成生物的热环境,紫外线可以消毒灭菌和促进维生素,D,的生成,可见光为植物光合作用提供能源,辅助能,辅助能分为自然辅助能,(,如如潮汐作用、风力作用、降水和蒸发作用,),和人工辅助能,(,如施肥、灌溉等,),辅助只可以促进辐射能的转化,对生态系统中光合产物的形成、物质循环、生物的生存和繁殖起着极大的辅助作用,38,生态系统中能量流动的主要路径,能量以日光形式进入生态系统，以植物物质形式贮存起来的能量，沿着食物链和食物网流动通过生态系统，以动物、植物物质中的化学潜能形式贮存在系统中，或作为产品输出，离开生态系统，或经消费者和分解者生物有机体呼吸释放的热能自系统中丢失,生态系统是开放的系统，某些物质还可通过系统的边界输入、输出系统。如动物迁移，水流的携带，人为的补充等,太阳,辐射能,有机物质的合成过程，即生产者（绿色植物）吸收太阳能量形成初级生产量。,热 能,化学能,热 能,机械能,活有机物质被各级消费者（动物）消费的过程。,死有机物质（动植物残体和排泄物）被腐生物分解的,过程,。,生态系统中能量的流动,(1),第二营养级获得第一营养级,(,生产者,),所同化,能量的百分比是多少,?,第三营养级获得第二,营养级百分比呢,?,(2),上图中,“,未利用的能量,”,是指哪些能量呢？,(3),能量在相邻的营养级之间的传递效率在多大,范围内,?,能量流动的特点,(4),通过以上分析,你能总结出什么规律,?,13.5,20,10,20,a.,下一个营养级,不能利用,的能量。,如：草根,b.,下一个营养级能利用,而未利用,的能量。,如：羊不能吃完所有的草,(1),第二营养级获得第一营养级,(,生产者,),所同化,能量的百分比是多少,?,第三营养级获得第二,营养级百分比呢,?,(2),能量在相邻的营养级之间的传递效率在多大,范围内,?,(3),上图中,“,未利用的能量,”,是指哪些能量呢？,62.8,12.6,100,=,20.06,62.8,464.6,100,=,13.52,能量金字塔,由单位时间内各营养级所得到的能量数值,由低到高,绘制的图形叫做能量金字塔,.,说一说,能量金字塔可以说明,什么问题？,在一个生态系统中，营养级,越多，在能量流动的过程中,消耗的能量就越多，能量流,动是单向、逐级递减的。,请分析讨论,:,用能量流动的原理,解释谚语“一山不容二虎”隐含的道理。,学以致用,参考要点,:,根据生态系统中能量流动逐级递减的特点和规律，,营养级越高，可利用的能量就越少，老虎在生态,系统中几乎是最高营养级，通过食物链,(,网,),流经,老虎的能量已减到很小的程度。因此，老虎的数,量将是很少的。故“一山不能容二虎”有一定的生,态学道理。,请大家思考并讨论,:,假设你像鲁滨逊那样流落在不毛的荒岛上，只有,15Kg,玉米和一只母鸡可以食用，那么,使自己活的最长,的办法是,:,1,.,先吃鸡，然后吃玉米,2.,先吃玉米，同时用部,分玉米喂鸡，吃鸡生产,的蛋，最后再吃鸡,跟踪反馈,:,1.,流经生态系统的总能量是,( ),A.,照射到该生态系统内所有植物体,叶面上的太阳能,B.,射进该系统的全部太阳能,C.,该系统全部生产者所固定的太阳,能的总量,D.,生产者传递给消费者的全部能量,C,跟踪反馈,:,B,2.,生态系统的能量金字塔中，构成塔基的,一般是,( ),A,初级消费者,B,生产者,C,次级消费者,D,分解者,3.,初级消费者体内能量的去路不包括,( ),A,用于自身的生长、发育和繁殖,B,被第一营养级的其他生物所获得,C,以热能的形式散失,D,被分解者分解释放到环境中去,B,C,4.,根据生态学原理，要使能量流经食物链总消耗,最少，人们应采用哪种食物结构（ ）,A,以禽类、蛋类为主,B,以淡水养殖的鱼、虾为主,C,以谷物和植物蛋白为主,D,以猪肉等家畜肉类为主,A,营养级,能量（,Jm-2,）,a,141.1010,5,b,15.9110,5,c,0.8810,5,d,871.2710,5,5,、调查得知某河流生态系统的营养结构共有,4,个,营养级（以,a,、,b,、,c,、,d,表示）。经测定一年中流,经这,4,个营养级的能量分别为：,该生态系统中初级消费者是,( ),A,、,a B,、,b,C,、,c D,、,d,根据下图所表示的食物网,结合能量流动的特点进行计算,:,牧草,鼠,蛇,猫头鹰,如果牧草固定了,1000,焦耳的能量,则猫头鹰,最少,能获得,_,焦耳能量,最多,能获得,_,焦耳能量,.,1,40,研究能量流动的实践意义,2,、帮助人们,合理地调整生态系统,中的能量,流动关系,，使能量持续高效,地流向对人,类最有益的部分。如,草场放牧,1,、帮助人们科学规划、设计人工生态系统，,使能量得到最有效的利用。如,生态农业,研究能量流动有什么实践意义,?,研究能量流动的意义,-,生态农业,佛山地区的桑基鱼塘,牧民草原如何放牧，才能达到产畜量高,又不会导致草场退化？,合理确定载畜量，灭鼠、灭虫,能量流动的特点,第一、单向流动,：,食物链各个营养级的顺序是不可逆的，而各个营养级的能量总是以呼吸散失热能。即必须源源不断地输入，又不断地散失。,第二、逐级递减,传递效率为,10,20,.,逐级递减的原因：,自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一个营养级利用。,又提能量金字塔,?,能否提高生态系统的生产力？,地球上的森林具有很大的生长潜力。,生态系统生产力受到很多环境因子的限制，如光照、水分、温度、养分供应、生长期等。,生态系统结构对生产力的提高也很重要。,如何提高生态系统的生产力？,给生态系统增加能量，从而提高光能利用效率。,天然条件下：温度的升高，雨量的增多。,人工条件下：营造高光合效能的速生树种，树种的合理混交，整地，灌溉，排水，施肥，森林抚育，病虫害防治等。,生物量在植物体内的分配,经营者的愿望,林业工作者,：净生产量更多地分布于树干；,农民,：要求农作物结出更多的种子或其他可食的块茎和根茎；,主要影响因素：品种，环境，经营措施,思考：如何让树干多长点儿？,科学家对一个以槭树、山毛榉和桦树为主要树种的温带森林生态系统的能量流动进行了定量分析，结果如图请回答问题,科学家对一个以槭树、山毛榉和桦树为主要树种的温带森林生态系统的能量流动进行了定量分析，结果如图请回答问题：,（,1,）槭树、山毛榉和桦树等树种之间的关系是,_,调查这些树种种群密度常采用的方法是,_,，取样的关键是要做到,_,（,2,）该生态系统的能量输入,_,（填“大于”、“等于”或“小于”）输出这个森林生态系统中，能量由生产者流到初级消费者的传递效率约为,_%,（保留小数点后,2,位）（,3,）太阳能的不断输入是推动该系统,_,、,_,、,_,功能实现的基础（,4,）少量动物的迁入和迁出，不会使森林中的生物种类和数量发生明显变化，这说明生态系统具有,_,能力,1,）槭树、山毛榉和桦树等树种都是该生态系统的生产者，它们都属于第一营养级，之间存在竞争关系调查植物种群密度一般采用样方法，取样时要注意做到随机取样，防止实验结果不准确（,2,）该生态系统的能量输入（生产者固定的能量）大于输出总量（枯枝、落叶、死根,+,粪便,+,尸体,+,呼吸作用）已知生产者生产者固定的太阳能为,2.310,7,J/,（,cm,.,a,），流到初级消费者的能量为,3.2710,5,-1.3110,5,-=1.9610,5,J/,（,cm,2.,a,），所以传递效率约为（,1.9610,5,）,（,2.310,7,）,=0.85%,（,3,）流经该生态系统的总能量是生产者固定的全部太阳能，太阳能的不断输入是推动该系统物质循环、能量流动、信息传递这三大功能实现的基础（,4,）因为生态系统具有一定的自我调节能力，所以少量动物的迁入和迁出，出生或死亡都不会使森林中的生物种类和数量发生明显变化,The End,
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