生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動ppt課件

1、第十二章：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動第十二章：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動一、生態(tài)系統(tǒng)中的初級消費一、生態(tài)系統(tǒng)中的初級消費1，初級消費的根本概念，初級消費的根本概念 初級消費量或第一性消費量初級消費量或第一性消費量primary productionprimary production 植物所固定的太陽能或所制造的有機物質植物所固定的太陽能或所制造的有機物質. . 凈初級消費量凈初級消費量net primary productionnet primary production 總初級消費量總初級消費量gross primary productiongross primary production GP =

2、NP + R NP = GP R 消費量:指單位時間單位面積上的有機物質消費量。 生物量：指在某一定時辰調查時單位面積上積存的有機物 質，單位是克干重/m2或J/m2。 2，地球上初級消費力的分布，地球上初級消費力的分布 全球凈初級消費力在沿地球緯度分布上有三個頂峰，第一高峰接近與赤道，第二頂峰出如今北半球的中溫帶，而最小的第三頂峰出如今南半球的中溫帶。 海洋凈初級消費力的季節(jié)變動是中等程度的，而陸地消費海洋凈初級消費力的季節(jié)變動是中等程度的，而陸地消費力的季節(jié)動搖那么明顯的大，夏季比冬季平均高力的季節(jié)動搖那么明顯的大，夏季比冬季平均高60%60%。 表表 12-1 12-1 生物圈主要生態(tài)系

3、統(tǒng)的年和季節(jié)凈初級消費力生物圈主要生態(tài)系統(tǒng)的年和季節(jié)凈初級消費力 ( (單位單位 1015 g) 1015 g) 海洋的海洋的 陸地的陸地的季節(jié)的季節(jié)的 V-VI V-VI 月月 10.9 15.7 10.9 15.7VII-I VII-I 月月 13.0 18.0 13.0 18.0X-XIIX-XII月月 12.3 11.5 12.3 11.5I-III I-III 月月 11.3 11.2 11.3 11.2生物地理的生物地理的 貧營養(yǎng)的貧營養(yǎng)的 11.0 11.0 熱帶雨林熱帶雨林 17.8 17.8 中營養(yǎng)的中營養(yǎng)的 27.4 27.4 落葉闊葉林落葉闊葉林 1.5 1.5 富營養(yǎng)的

4、富營養(yǎng)的 9.1 9.1 針闊混交林針闊混交林 3.1 3.1 大型水生植物大型水生植物 1.0 1.0 常綠針葉林常綠針葉林 3.1 3.1 落葉針葉林落葉針葉林 1.4 1.4 稀樹草原稀樹草原 16.8 16.8 多年生草地多年生草地 2.4 2.4 闊葉灌木闊葉灌木 1.0 1.0 苔原苔原 0.8 0.8 荒漠荒漠 0.5 0.5 栽培田栽培田 8.0 8.0 總計總計 48.5 56.4 48.5 56.4 我國陸地植被凈初級消費力及其季節(jié)變化，根據遙感信息我國陸地植被凈初級消費力及其季節(jié)變化，根據遙感信息和地面氣候資料的模型初步估計，年總凈初級消費力約和地面氣候資料的模型初步估計

5、，年總凈初級消費力約為為2.6452.645109 t C 109 t C 孫睿、朱啟疆，孫睿、朱啟疆，20002000。 生態(tài)系統(tǒng)的初級消費量，還隨群落的演替而變化。生態(tài)系統(tǒng)的初級消費量，還隨群落的演替而變化。 早期由于植物生物量很低，初級消費量不高。早期由于植物生物量很低，初級消費量不高。 普通森林在葉面積指數(shù)到達普通森林在葉面積指數(shù)到達4 4時，凈初級消費量最高時，凈初級消費量最高 但當生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育成熟或演替到達頂極時，雖然生物量接但當生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育成熟或演替到達頂極時，雖然生物量接 近最大，系統(tǒng)由于堅持在一動態(tài)平衡中，凈消費量反而最小。近最大，系統(tǒng)由于堅持在一動態(tài)平衡中，凈消費量反而最小

6、。 水體和陸地生態(tài)系統(tǒng)的消費量都有垂直變化。 如森林，普通喬木層最高，灌木層次之，草被層更低，如森林，普通喬木層最高，灌木層次之，草被層更低，而地下部分反映了同樣情況。而地下部分反映了同樣情況。 水體也有類似的規(guī)律，不過水面由于陽光直射，消費量水體也有類似的規(guī)律，不過水面由于陽光直射，消費量不是最高，最高的是深數(shù)不是最高，最高的是深數(shù)m m左右，并隨水的明晰度而變化。左右，并隨水的明晰度而變化。 3 3，初級消費量的限制要素，初級消費量的限制要素 1陸地生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng) 光、光、CO2CO2、水和營養(yǎng)物質是初級消費量的根本資源，溫度是影響、水和營養(yǎng)物質是初級消費量的根本資源，溫度是影響光合

7、效率的主要要素，而食草動物的捕食減少光協(xié)作用生物量。光合效率的主要要素，而食草動物的捕食減少光協(xié)作用生物量。 2水域生態(tài)系統(tǒng)水域生態(tài)系統(tǒng) 淡水生態(tài)系統(tǒng)富養(yǎng)化富養(yǎng)化entrophication N,P,C是呵斥湖泊富養(yǎng)化的主要營養(yǎng)物質，磷是植物消費量的主要限制因子。結果：硅藻、綠藻藍綠藻藍綠藻能成為優(yōu)勢浮游植物的緣由：藍綠藻能成為優(yōu)勢浮游植物的緣由：浮游動物和魚不愿以藍綠藻為食。浮游動物和魚不愿以藍綠藻為食。很多藍綠藻能固定大氣中的氮，但氮缺乏時，它們便處于很多藍綠藻能固定大氣中的氮，但氮缺乏時，它們便處于有利的競爭位置。有利的競爭位置。CO2光光溫度溫度O2 海洋生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)光：是限制

8、海洋初級消費量的一個重要因子。光：是限制海洋初級消費量的一個重要因子。1 1米深出，米深出，50%50%的光被吸收；的光被吸收；2020米深出，僅有米深出，僅有510%510%的光。的光。7 . 3CKRP浮游植物的凈消費力的計算公式：其中：其中：P P為浮游植物的光協(xié)作用率以每天每平方米海洋外表所固為浮游植物的光協(xié)作用率以每天每平方米海洋外表所固定的表示；定的表示；R R為入射光亮的相對光協(xié)作用率；為入射光亮的相對光協(xié)作用率；K K為每米深光的衰退為每米深光的衰退系數(shù)；系數(shù)；C C為每立方米海水所含葉綠素的克數(shù)。為每立方米海水所含葉綠素的克數(shù)。3.73.7是在光飽和的條是在光飽和的條件下，每

9、克葉綠素每小時在光協(xié)作用中可固定件下，每克葉綠素每小時在光協(xié)作用中可固定3.73.7克碳?？颂?。營養(yǎng)物質：營養(yǎng)物質：K、P為主要限制因子，但卻分布在深水層中。肥沃的土壤可含肥沃的土壤可含5%的有機質和的有機質和0.5%的的N，可生長，可生長50kg/m2干重；富饒的干重；富饒的海水只需海水只需0.00005%的的N，只能維持缺乏，只能維持缺乏5g /m2 干重的浮游植物的生存。干重的浮游植物的生存。4，初級消費量的測定方法，初級消費量的測定方法1收獲量測定法收獲量測定法 2氧氣測定法氧氣測定法 3CO2測定法測定法 4放射性標志物測定法放射性標志物測定法 5葉綠素測定法葉綠素測定法 二、生態(tài)系

10、統(tǒng)中的次級消費二、生態(tài)系統(tǒng)中的次級消費次級消費量的普通消費過程可以概括于下面的圖解中：次級消費量的普通消費過程可以概括于下面的圖解中： 被更高營養(yǎng)級取食 凈次級生產量 被同化的 未被取食 食 動物吃進的 呼吸代謝 物 動物得到的 未同化的 種 = 動物未吃進的 群 動物未得到的 1，次級消費過程，次級消費過程對一個動物種群來說，其能量收支情況可以用以下公式表示：C = A + F U其中C代表動物從外界攝食的能量，A代表被同化能量，F(xiàn)U代表糞、尿能量。A項又可分解如下：A = P + R其中P代表凈消費量，R代表呼吸能量。綜合上述兩式可以得到：P = C F U R 三、生態(tài)系統(tǒng)中的分解三、生

11、態(tài)系統(tǒng)中的分解1，分解過程的性質，分解過程的性質 無機的元素從有機物質中釋放出來，稱為礦化。無機的元素從有機物質中釋放出來，稱為礦化。 分解作用是一個很復雜的過程，它包括碎裂、異化和淋溶三個分解作用是一個很復雜的過程，它包括碎裂、異化和淋溶三個過程的綜合。由于物理的和生物的作用，把尸體分解為顆粒狀過程的綜合。由于物理的和生物的作用，把尸體分解為顆粒狀的碎屑稱為碎裂；有機物質在酶的作用下分解，從聚合體變成的碎屑稱為碎裂；有機物質在酶的作用下分解，從聚合體變成單體，例如由纖維素變成葡萄糖，進而成為礦物成分，稱為異單體，例如由纖維素變成葡萄糖，進而成為礦物成分，稱為異化；淋溶那么是可溶性物質被水所淋

12、洗出，是一種純物理過程?；?；淋溶那么是可溶性物質被水所淋洗出，是一種純物理過程。在尸體分解中，這三個過程是交叉進展、相互影響的。在尸體分解中，這三個過程是交叉進展、相互影響的。 分解過程是由一系列階段所組成的，從開場分解后，物理的和生物的復雜性分解過程是由一系列階段所組成的，從開場分解后，物理的和生物的復雜性普通隨時間進展而添加，分解者生物的多樣性也相應添加。這些生物中有些普通隨時間進展而添加，分解者生物的多樣性也相應添加。這些生物中有些具特異性，只分解某一類物質，另一些無特異性，對整個分解過程起作用。具特異性，只分解某一類物質，另一些無特異性，對整個分解過程起作用。隨分解過程的進展，分解速率

13、逐漸降低，待分解的有機物質的多樣性也降低，隨分解過程的進展，分解速率逐漸降低，待分解的有機物質的多樣性也降低，直到最后只需礦物的元素存在。最不易分解的是腐殖質直到最后只需礦物的元素存在。最不易分解的是腐殖質humushumus，它主要，它主要來源于木質。來源于木質。 2，分解者生物，分解者生物 3，資源質量，資源質量 待分解資源在分解者生物的作用下進展分解，因此資源的待分解資源在分解者生物的作用下進展分解，因此資源的物理和化學性質影響著分解的速度。資源的物理性質包括外表物理和化學性質影響著分解的速度。資源的物理性質包括外表特性和機械構造，資源的化學性質那么隨其化學組成而不同。特性和機械構造，資

14、源的化學性質那么隨其化學組成而不同。 營養(yǎng)物質的濃度常成為分解過程的限制要素。營養(yǎng)物質的濃度常成為分解過程的限制要素。 如，分解者微生物身體組織中含如，分解者微生物身體組織中含N N量高，其量高，其CNCN約為約為101101，即微生物生物量每添加即微生物生物量每添加11g11g就需求有就需求有1gN1gN的供應量。但大多數(shù)待的供應量。但大多數(shù)待分解的植物組織其含分解的植物組織其含N N量比此值低得多，量比此值低得多，CNCN為為4080140801。因此，。因此，N N的供應量就經常成為限制要素，分解速率在很大程度上取決于的供應量就經常成為限制要素，分解速率在很大程度上取決于N N的供應。而

15、待分解資源的的供應。而待分解資源的CNCN比，?？勺鳛樯锝到庑阅艿臏y比，?？勺鳛樯锝到庑阅艿臏y度目的。最適度目的。最適CNCN比大約是比大約是2530125301。 4，理化環(huán)境對分解的影響，理化環(huán)境對分解的影響 普通說來，溫度高、濕度大的地帶，其土壤中的分解速率高，普通說來，溫度高、濕度大的地帶，其土壤中的分解速率高，而低溫暖枯燥的地帶，其分解速率低，因此土壤中易積累有機而低溫暖枯燥的地帶，其分解速率低，因此土壤中易積累有機物質。物質。 在同一氣候帶內部分地方也有區(qū)別，它能夠決議于該地的土壤類型和待分解資源的特點。例如受水浸泡的沼澤土壤，由于水泡和缺氧，抑制微生物活動，分解速率極低，有機

16、物質積累量很大，這是沼澤土可供開發(fā)有機肥料和生物能源的緣由。 一個表示生態(tài)系統(tǒng)分解特征的重要目的：一個表示生態(tài)系統(tǒng)分解特征的重要目的：K=I / X其中，其中，k=分解指數(shù)，分解指數(shù)，I=死有機物輸入年總量，死有機物輸入年總量，X為系統(tǒng)中死有為系統(tǒng)中死有機物質總量現(xiàn)存量。由于要分開土壤中活根和死根很不機物質總量現(xiàn)存量。由于要分開土壤中活根和死根很不容易，所以可以用地面殘落物輸入量容易，所以可以用地面殘落物輸入量IL與地面枯枝落葉現(xiàn)與地面枯枝落葉現(xiàn)存量存量XL之比來計算之比來計算k值。例如，濕熱的熱帶雨林，值。例如，濕熱的熱帶雨林，k值往往值往往大于大于1，這是由于年分解量高于輸入量。溫帶草地的，這是由于年分解量高于輸入量。溫帶草地的k值高于溫值高于溫帶落葉林，甚至與熱帶