第二章生态系统的能量流动

内容第二章 生态系统的能量流动Energy Flow能量的基本概念生物能量的来源生态系统的营养结构生态系统中能量动态和储存生态系统按能量来源的分类森林经营对生态系统能量的影响小结能量：做功的动力。能量：做功的动力。能量值的表示：卡或千卡。能量值的表示：卡或千卡。与生物体有关的几种能量形式：与生物体有关的几种能量形式：辐射能、机械能、化学能、热能辐射能、机械能、化学能、热能什么是能量？什么是能量？热力学第一定律：n又称为能量守恒与转化原理。n能量可从一种形式转换成另一种形式，但能量即不能增加也不会减少。热力学第二定律：n自然界中任何形式的能最终归宿是热能，且不可逆；n任何一种能量的转换，总有一些能量损失掉，一种形式的能绝不会全部转换成另一种形式的能。例如：太阳辐射能驱动了地球例如：太阳辐射能驱动了地球上数以万计的河流不停奔腾流上数以万计的河流不停奔腾流淌，改变当地景观，带走泥沙淌，改变当地景观，带走泥沙。能量来源能量来源太阳辐射能是地球表面最主要的能源，也是地表水和大气运动的主要动力，它能使地球表面发生风化，剥蚀而改变原来的外貌。生态系统中能生态系统中能量的流动量的流动能量流动特点：n“越流越细 ”，能量在流动过程中逐渐耗散；n单向流动，不可逆。SUN辐射能热能化学能热能机械能化学能热能机械能万物生长靠太阳万物生长靠太阳生态系统中的植物通过光合作用将太阳生态系统中的植物通过光合作用将太阳能固定为化学能；能固定为化学能；消费者与分解者从植物那里得到能量。消费者与分解者从植物那里得到能量。生态系统中能生态系统中能量的流动量的流动按能量来源将生物分为自养生物异养生物光能自养型化能自养型草食动物肉食动物杂食动物腐生物指生物界食物关系中，甲吃乙、乙吃丙指生物界食物关系中，甲吃乙、乙吃丙、丙吃丁的现象。生物之间这种能量转、丙吃丁的现象。生物之间这种能量转换连续依赖的次序称为食物链。换连续依赖的次序称为食物链。食物链食物链生态系统的营养结构能量转换的途径，或称能量流动的渠道 食物链食物链食物链 陆地与海洋食物链的例子食物链类型食物链类型n草牧食物链（捕食食物链） : 是以绿色植物为基础，从草食动物开始的食物链。草原和水体生态系统是以草牧食物链为主的生态系统。n腐生食物链（碎食食物链） : 指以死有机物质为基础，从腐生物开始的食物链。森林是以腐生食物链为优势的生态系统。在森林中，有 90% 的净生产是被腐生生物所分解消耗的。n寄生性食物链 :由宿主和寄生物构成。它以大型动物为食物链的起点，继之以小型动物、微型动物、细菌和病毒。后者与前者是寄生性关系。食物网食物网生物之间的捕食和被食的关系不是简单的一条链，而是错综复杂的相互依赖的网状结构，即 食物网 。食物网不仅维持着生态系统的相对平衡，并推动着生物的进化，成为自然界发展演变的动力。这种以营养为纽带，把生物与环境、生物与生物紧密联系起来的结构，称为生态系统的 营养结构 。食物网食物网生态金字塔生态金字塔十分之一定律在能量传递过程中，每个营养级只能从上一营养级中得到约十分之一的能量。因为每个营养级的生物个体需要维持新陈代谢、活动、繁殖等，消耗了大量能量；同时这些生物体的根、枯枝叶、骨头、角、牙等不能被下一级所利用。生态金字塔生态金字塔 数量金字塔落叶林草地生态金字塔生态金字塔 生物量金字塔单位：公斤1000100101浮游动物鱼浮游植物一个生长发育中的青少年，要增加一个生长发育中的青少年，要增加 1公斤体重的公斤体重的话，需要吃话，需要吃 10公斤的鱼。最终相当于吃掉公斤的鱼。最终相当于吃掉 1000公公斤的浮游植物。但是如果他直接吃这些植物呢？斤的浮游植物。但是如果他直接吃这些植物呢？生态金字塔生态金字塔 生物量金字塔思考：思考：对中国这样一个人口大国，能否实现以肉对中国这样一个人口大国，能否实现以肉食为主？食为主？如果采取粮食如果采取粮食 动物动物 人的食物途经，那人的食物途经，那么虽然食品结构得到改善，但势必有大量么虽然食品结构得到改善，但势必有大量的粮食转换成动物的热能、机械能以及人的粮食转换成动物的热能、机械能以及人类不能食用的动物器官等损失掉。类不能食用的动物器官等损失掉。生态金字塔生态金字塔 能量金字塔能量比例真实、准确；测定成本高基本名词生产量 (production)： 一定时期内有机物质增加的总重量。总生产量 (gross production)： 某一时期合成的有机物质总量 .净生产量 (net production)： 总生产量减去呼吸损失的部分 .初级生产量 (primary production)： 绿色植物的生产量 .次级生产量 (secondary production)： 消费者的生产量 .生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存基本名词生物量 (biomass)： 任一时间某一地方某一种群、营养级或某一生态系统有机物质的总重量。 (kg/ha、 g/m2、 kJ/m2)现存量 (standing crop)： 单位面积上当时所测得的生物体的总重量。生产力 (productivity)： 指单位时间单位面积的生产量，即生产的速率。生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存初级生产者营养级1 能量输入 光合作用光合效能：太阳能量进入生态系统的效能。光合效能生产量 /进入系统的太阳能量 *100 测定值： 1 5生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存初级生产者营养级2 能量消耗（ 1）呼吸的消耗n植物群落呼吸损失掉的能量变化幅度在 15 90以上。n损失量从极地到热带逐次提高。原因：温度增高，尤其是夜晚温度高。从而影响植物产量。生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存初级生产者营养级（ 2）草食动物的消耗n因生态系统类型不同而有很大变化。n草地损失量约 28 60%之间。n森林为 1.5% 2.5%。n水体生态系统浮游植物群落 60 99。思考：如何看待森林中的昆虫？（ 3）凋落物的消耗生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存初级生产者营养级3 净生产力和生物量奥德姆根据初级生产力将生态系统划分为 4级：n 最低：荒漠和深海。n 较低：山地森林、热带稀树草原、某些临时农耕地、半干旱草原、深湖和大陆架。n 较高：热带雨林，长久性农耕地和浅湖。最高：少数特殊的生态系统（农业高产田、河漫滩、三角洲、珊瑚礁、红树林）。生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存初级生产者营养级生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存能否提高生态系统的生产力？l 地球上的森林具有很大的生长潜力。p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。p生态系统结构对生产力的提高也很重要。l如何提高生态系统的生产力？p 给生态系统增加能量，从而提高光能利用效率。p 天然条件下：温度的升高，雨量的增多。p 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。生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存初级生产者营养级4 生物量在植物体内的分配经营者的愿望 n林业工作者：净生产量更多地分布于树干；生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存初级生产者营养级4 生物量在植物体内的分配经营者的愿望 农民 ：要求农作物结出更多的 种子 或其他可食的 块茎和根茎生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存初级生产者营养级4 生物量在植物体内的分配n主要影响因素：品种，环境，经营措施n现实问题：如何让树干多长点儿？生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存5 能量流周转期n 转换时间（年） =n (凋落物）转换时间（年） =n 能量流周转期的意义 :初级消费者营养级陆地生态系统中植物净生产量转换成食草动物净生产量的效率很低，多数均少于 1。二级消费者（肉食动物）营养级二级消费者营养级效率研究存在很大的困难，研究结果具有不确定性。腐生营养食物链n在许多生态系统中占据能量流的大部分。n影响凋落物分解的因子：水分，温度， pH值，氧气，土壤动物数量，凋落物理化性质，细菌和真菌的相对量。生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存纯太阳能生态系统主要或完全依赖太