第十二章生态系统中的能量流动

这是一篇关于第十二章 生态系统中的能量流动的思维导图，植物吸收的日光能中被光合作用所固定的能量比例，或被动物摄食的能量中被同化了的能量比例。

第十二章 生态系统中的能量流动

• 生态系统的初级生产
  • 初级生产
    • 生态系统中的能量流动开始于绿色植物的光合作用。光合作用积累的能量是进入生态系统的初级能量，这种能量的积累过程就是初级生产。
  • 初级生产过程
    • 生产者通过光合作用合成复杂的有机物质，使植物的生物量(包括个体数量和生长)增加的过程。
  • 初级生产力及初级生产量
    • 初级生产力： 初级生产积累能量的速率；
    • 初级生产量（第一性生产量）（primary production）： 植物所固定的太阳能或所制造的有机物质。
  • 地球上初级生产力的分布
    • 分布特点(重点）
      • 不同生态系统类型的初级生产力不同，陆地比水 域的初级生产力总量大；
      • 陆地上初级生产力有随纬度增加逐渐降低的趋势；
      • 海洋中初级生产力由河口湾向大陆架和大洋区逐 渐降低；
      • 生态系统的初级生产力随群落的演替而变化
      • 生态系统的初级生产力有垂直变化
      • 生态系统的初级生产力随季节变化
    • 初级生产力的分布
      • 极低生产力区域 1000kcal/m2.a或者更少，如大部分海洋和荒漠；
      • 中等生产力区域 1000-10000kcal/m2.a，如草地、沿海区域、深湖和农田；
      • 高生产力区域 10000-20000kcal/m2.a或者更多，如大部分湿地生态系统、河口湾、泉水、珊瑚礁、热带雨林和精耕细作的农田、冲积平原上的植物群落等
      • 全球净初级生产力在沿地球纬度分布上有三个高峰，第一高 峰接近与赤道，第二高峰出现在北半球的中温带，而最小的第三 高峰出现在南半球的中温带。
    • 初级生产力随群落的演替而变化
      • 陆地初级生产力的季节波动较大，夏季比冬 季平均高60%。
      • 海洋净初级生产力的季节变动处于中等程度
    • 初级生产量的限制因素(重点)
      • 光、CO2、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
      • 食草动物的捕食减少光合作用生物量
    • 初级生产量的测定方法
      • 收获量测定法
        • 陆生定期收获植被，烘干至恒重n 以每年每平方米的干物质重量表示n 以其生物量的产出测定，但位于地下的生物量，难以测定n 地下的部分可以占有40%至85%的总量，因此不能省略
      • 氧气测定法
        • 净初级生产量（净光合量）＝LB－IB 呼吸量＝IB－DB 总初级生产量（总光合量）＝LB－DB
      • 放射性标记物测定法
        • 用放射性14C测定其吸收量，即光合作用固定的碳量放射性14C以碳酸盐的形式提供，放入含有自然水体游植物的样瓶中，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：14CO2/CO2=14C6H12O6/C6H12O6 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 l 丙酮提取叶绿素 l 分光光度计测定叶绿素浓度 l 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
• 生态系统的次级生产
  • 次级生产过程
  • 次级生产量的测定
  • 次级生产的生态效率
    • 消费效率
      • 一个营养级所消费的能量占前一个营养级的净生产量 的百分比。
    • 同化效率
      • 植物吸收的日光能中被光合作用所固定的能量比例， 或被动物摄食的能量中被同化了的能量比例。 同化效率=被植物固定的能量/植物吸收的日光能 同化效率=被动物消化吸收的能量/动物摄食的能量 草食、碎食动物同化效率低，肉食动物高。
    • 生长效率
      • 指形成新生物量的生产能量占同化能量的百分比。 无脊椎动物生产效率较高（30%-40%） 呼吸丢失能量较少，因而能将更多的同化能量转变为生长能量； 外温性脊椎动物居中（30%-40%） 内温性脊椎动物很低（1%-2%） 为维持恒定的体温而消耗很多已同化的能量 得出：动物的生产效率与呼吸消耗呈显著负相关关系。
    • 次级生产的生态效率
      • 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
• 生态系统中的分解
  • 分解过程的性质
    • 分解：死有机物质的逐步降解过程
    • 矿化：无机物质从有机物中释放出来
    • 意义
      • 建立和维持全球生态系统的动态平衡
      • 通过死亡物质的分解，使营养物质再循环，给生产者提供营 养物质；
      • 维持大气中CO2浓度
      • 稳定和提高土壤有机质的含量，为碎屑食物链以后各级生物 生产食物
      • 改善土壤物理性状
  • 影响分解过程的因素(重点)
    • 分解者生物
    • 资源质量
      • 物理、化学性质影响分解速率
        • 物理性质：表面特性和机械结构
        • 化学性质：随其化学组成而不同
      • 单糖分解快，一年失重99%>半纤维>纤维素>木质素
      • C:N：生物降解性能的测度指标
    • 理化性质
      • 温度高、湿度大的地带，其土壤中的分解速率高，而低温 和干燥的地带，其分解速率低，因而土壤中容易积累有机物质；
      • 同一气候带内局部地方也有区别，它可能取决于该地土壤 类型和待分解资源的特点；
      • 分解生物的相对作用， 热带：微生物+无脊椎动物（大型 土壤动物，贡献大）；寒带和冻原：小型土壤动物
    • 分解指数
      • K=I/X
      • 规 律
        • 热带雨林最高
        • 温带草地高于温带阔叶林
        • 冻原最低
• 生态系统中的能量流动
  • 热力学定律
    • 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。
  • 食物链层次上的能流分析
  • 生态系统层次上的能流分析
  • 异养生态系统的能流分析
    • 异养生态系统
      • 主要依靠其他生态系统所生产的有机物输入来维 持的生态系统
• 分解者和消费者在能流中的相对作用
  • 生态系统模型
    • 输入
      • 太阳能
      • 有机物质
    • 输出
      • 未利用的太阳能
      • 生物呼吸
      • 现成有机物质