生态系统中的能量流动

生态系统中的能量流动包括生态系统中的初级生产，生态系统中的次级生产，生产态系统中的分解，生态系统中的能量流动，分解者和消费者在能流中的相对作用。

生态系统中的能量流动

• 生态系统中的初级生产
  • 基本概念
    • 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 作用积累的能量是进入生态系统的初级能量 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）：植物所固定的太阳能或所制造的有机物质
      • GP=NP+R GP：总初级生产量 NP：净初级生产量 R：呼吸消耗的能量
  • 地球上初级生产力的分布
    • «1、分布特点 （1）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； （2）陆地上初级生产力有随纬度增加逐渐降低的趋势； （3）海洋中初级生产力由河口湾向大陆架和大洋区逐渐降低； （4）生态系统的初级生产力随群落的演替而变化； （5）生态系统的初级生产力有垂直变化； （6）生态系统的初级生产力随季节变化。
    • 2、初级生产力的分布
      • （1）极低生产力区域
      • （2）中等生产力区域
      • （3）高生产力区域
    • 3、初级生产力随群落的演替而变化
      • （1）陆地初级生产力的季节波动较大，夏季比冬季平均高60%。
      • （2）海洋净初级生产力的季节变动处于中等程度；
  • 初级生产
    • 初级生产的生产效率
      • 1、不同生态系统类型初级生产效率
      • 生产效率=被固定的太阳能/入射太阳能
    • «初级生产量
      • 限制因素：• 光、COCO2、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
      • 生态系统
        • 1、陆地生态系统 （1）辐射强度和日照时间：光强升高，光照时间长，提高产量 （2）光合途径：光合作用途径的不同，直接影响初级生产力的高低 （3）水：光合作用的原料，缺水显著抑制光合速率 （4）温度：温度升高，总光合速率升高 温度升高，总光合速率升高 （5）营养元素 （6）二氧化碳
        • 2、水域生态系统 光：P=R*C*3.7/k P：浮游植物的净初级生产力 R：相对光合率 相对光合率 C：水中的叶绿素含量 水中的叶绿素含量 k：光强度随水深度而减弱的衰变系数 营养物质：N、P
      • 初级生产量的测定方法
        • 1、收获量测定法
        • 2、氧气测定法
        • 3、二氧化碳测定法
        • 4、放射性标记物测定法
        • 5、叶绿素测定法
• 生态系统中的次级生产
  • 过程
    • 消费者或分解者对初级生产者生产的有机物以及贮存在其中的能量进行再生产和再利用的过程。同样，次级生产者在转化初级生产品的过程中，不能把全部的能量都转化为新的次级生产量，而是有很大的一部分要在转化的过程中被损耗掉，只有一小部分被用于自身的贮存。而这部分能量又会很快通过食物链转移到下一个营养级去了，直到损耗贻尽
  • 测定
    • P=C-FU-R， C：代表动物从外界摄取的能量， FU：代表以粪、尿形式损失的能量， R：代表呼吸过程中损失的能量
    • 用个体的生长和繁殖后代的生物量表示净生产量: P=Pr+Pg Pr：生殖后代的生产量， Pg：个体增重
  • 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。
    • 生产效率：指形成新生物量的生产能量占同化能量的百分比（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： 1、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 2、食肉动物对猎物的消费效率研究较少
• 生态系统中的分解
  • 性质
    • 分解：死有机物质的逐步降解过程(碎裂--异化--淋溶)
    • 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CCOO2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
  • «影响因素
    • 1、分解者生物
    • 2、资源质量
      • （1）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
      • （2）单糖分解快，一年失重99%>半纤维>纤维素>木质素
      • （3）C:N ：生物降解性能的测度指标
    • 3、理化环境对分解的影响
      • （1）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；
      • （2）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；
      • （3）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.
    • 4、分解指数： K=I/X K：分解指数 分解指数 I：死有机物年输入总量 ：死有机物年输入总量 X：系统中死有机物质现存量
• 生态系统中的能量流动
  • 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
    • 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 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。
  • 能流分析
    • 食物链层次上的能流分析
    • 生态系统层次上的能流分析
      • 森林生态系统能流分析
      • 异养生态系统的能流分析
• 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 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