第五章生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)

1、12 12 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)n生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)n生態(tài)系統(tǒng)中的次級(jí)生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)中的次級(jí)生產(chǎn)n生態(tài)系統(tǒng)中的分解生態(tài)系統(tǒng)中的分解n生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)n初級(jí)生產(chǎn)的基本概念初級(jí)生產(chǎn)的基本概念n地球上初級(jí)生產(chǎn)力的分布地球上初級(jí)生產(chǎn)力的分布n初級(jí)生產(chǎn)的生產(chǎn)效率初級(jí)生產(chǎn)的生產(chǎn)效率n初級(jí)生產(chǎn)量的限制因素初級(jí)生產(chǎn)量的限制因素n初級(jí)生產(chǎn)量的測(cè)定方法初級(jí)生產(chǎn)量的測(cè)定方法n生產(chǎn)過(guò)程：生產(chǎn)過(guò)程：n生產(chǎn)者通過(guò)光合作用合成復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)，使植物的生物量生產(chǎn)者通過(guò)光合作用合成復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)，使植物的生物量(包括個(gè)包括個(gè)體數(shù)量和生長(zhǎng)體數(shù)量和生長(zhǎng))增加增加n消費(fèi)

2、者攝食植物已經(jīng)制造好的有機(jī)物質(zhì)消費(fèi)者攝食植物已經(jīng)制造好的有機(jī)物質(zhì)(包括直接的取食植物和間接包括直接的取食植物和間接的取食食草動(dòng)物和食肉動(dòng)物的取食食草動(dòng)物和食肉動(dòng)物)，通過(guò)消化、吸收在合成為自身所需的，通過(guò)消化、吸收在合成為自身所需的有機(jī)物質(zhì)，增加動(dòng)物的生產(chǎn)量有機(jī)物質(zhì)，增加動(dòng)物的生產(chǎn)量n初級(jí)生產(chǎn)：自養(yǎng)生物的生產(chǎn)過(guò)程，其提供的生產(chǎn)力為初級(jí)生產(chǎn)力初級(jí)生產(chǎn)：自養(yǎng)生物的生產(chǎn)過(guò)程，其提供的生產(chǎn)力為初級(jí)生產(chǎn)力n次級(jí)生產(chǎn)：異養(yǎng)生物再生產(chǎn)過(guò)程，提供的生產(chǎn)力為次級(jí)生產(chǎn)力次級(jí)生產(chǎn)：異養(yǎng)生物再生產(chǎn)過(guò)程，提供的生產(chǎn)力為次級(jí)生產(chǎn)力n初級(jí)生產(chǎn)量：綠色植物通過(guò)光合作用合成有機(jī)物質(zhì)的數(shù)量稱(chēng)為初級(jí)初級(jí)生產(chǎn)量：綠色植物通過(guò)光合作用

3、合成有機(jī)物質(zhì)的數(shù)量稱(chēng)為初級(jí)生產(chǎn)量，也稱(chēng)第一性生產(chǎn)量生產(chǎn)量，也稱(chēng)第一性生產(chǎn)量n淨(jìng)初級(jí)生產(chǎn)量：初級(jí)生產(chǎn)過(guò)程植物固定的能量一部分被植物自己的淨(jìng)初級(jí)生產(chǎn)量：初級(jí)生產(chǎn)過(guò)程植物固定的能量一部分被植物自己的呼吸消耗掉，剩下的可用于植物的生長(zhǎng)和生殖，這部分生產(chǎn)量成為呼吸消耗掉，剩下的可用于植物的生長(zhǎng)和生殖，這部分生產(chǎn)量成為淨(jìng)初級(jí)生產(chǎn)量淨(jìng)初級(jí)生產(chǎn)量(NP)n總初級(jí)生產(chǎn)量：初級(jí)生產(chǎn)過(guò)程植物固定的能量的總量總初級(jí)生產(chǎn)量：初級(jí)生產(chǎn)過(guò)程植物固定的能量的總量 GP=NP+Rn初級(jí)生產(chǎn)力：植物群落在一定空間一定時(shí)間內(nèi)所生產(chǎn)的有機(jī)物質(zhì)積初級(jí)生產(chǎn)力：植物群落在一定空間一定時(shí)間內(nèi)所生產(chǎn)的有機(jī)物質(zhì)積累的數(shù)量累的數(shù)量 n生物量：是指

4、某一時(shí)刻單位面積上積存的有機(jī)物質(zhì)的量。以鮮重或生物量：是指某一時(shí)刻單位面積上積存的有機(jī)物質(zhì)的量。以鮮重或干重表示干重表示n現(xiàn)存量：是指綠色植物初級(jí)生產(chǎn)量被植食動(dòng)物取食及枯枝落葉掉落現(xiàn)存量：是指綠色植物初級(jí)生產(chǎn)量被植食動(dòng)物取食及枯枝落葉掉落后所剩下的存活部分后所剩下的存活部分 SC=GP-R-H-Dn不同生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型的初級(jí)生產(chǎn)力不同不同生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型的初級(jí)生產(chǎn)力不同n陸地比水域的初級(jí)生產(chǎn)力總量大陸地比水域的初級(jí)生產(chǎn)力總量大n陸地上初級(jí)生產(chǎn)力有隨緯度增加逐漸降低的趨勢(shì)陸地上初級(jí)生產(chǎn)力有隨緯度增加逐漸降低的趨勢(shì)n海洋中初級(jí)生產(chǎn)力由河口灣向大陸架和大洋區(qū)逐漸降低海洋中初級(jí)生產(chǎn)力由河口灣向大陸架和大洋區(qū)逐

5、漸降低n生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力隨群落的演替而變化生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力隨群落的演替而變化n水體和陸地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力有垂直變化水體和陸地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力有垂直變化n初級(jí)生產(chǎn)力隨季節(jié)變化初級(jí)生產(chǎn)力隨季節(jié)變化n不同生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型的初級(jí)生產(chǎn)力不同不同生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型的初級(jí)生產(chǎn)力不同n陸地比水域的初級(jí)生產(chǎn)力總量大陸地比水域的初級(jí)生產(chǎn)力總量大n陸地上初級(jí)生產(chǎn)力有隨緯度增加逐漸降低的趨勢(shì)陸地上初級(jí)生產(chǎn)力有隨緯度增加逐漸降低的趨勢(shì)n海洋中初級(jí)生產(chǎn)力由河口灣向大陸架和大洋區(qū)逐漸降低海洋中初級(jí)生產(chǎn)力由河口灣向大陸架和大洋區(qū)逐漸降低n生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力隨群落的演替而變化生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力隨群落的演替而變化n水體和陸地生

6、態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力有垂直變化水體和陸地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力有垂直變化n初級(jí)生產(chǎn)力隨季節(jié)變化初級(jí)生產(chǎn)力隨季節(jié)變化n不同生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型的初級(jí)生產(chǎn)力不同不同生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型的初級(jí)生產(chǎn)力不同n陸地比水域的初級(jí)生產(chǎn)力總量大陸地比水域的初級(jí)生產(chǎn)力總量大n陸地上初級(jí)生產(chǎn)力有隨緯度增加逐漸降低的趨勢(shì)陸地上初級(jí)生產(chǎn)力有隨緯度增加逐漸降低的趨勢(shì)n海洋中初級(jí)生產(chǎn)力由河口灣向大陸架和大洋區(qū)逐漸降低海洋中初級(jí)生產(chǎn)力由河口灣向大陸架和大洋區(qū)逐漸降低n生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力隨群落的演替而變化生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力隨群落的演替而變化n水體和陸地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力有垂直變化水體和陸地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力有垂直變化n初級(jí)生產(chǎn)力隨季節(jié)變化初級(jí)生產(chǎn)力隨季節(jié)

7、變化n生產(chǎn)力極低的區(qū)域：生產(chǎn)力極低的區(qū)域：1000kcal/m2.yr或者更少或者更少n大部分海洋和荒漠；遼闊的海洋缺少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，荒漠主要是缺水大部分海洋和荒漠；遼闊的海洋缺少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，荒漠主要是缺水n中等生產(chǎn)力區(qū)域：中等生產(chǎn)力區(qū)域：1000-10000kcal/m2.yrn許多草地、沿海區(qū)域、深湖和一些農(nóng)田許多草地、沿海區(qū)域、深湖和一些農(nóng)田n高生產(chǎn)力的區(qū)域：高生產(chǎn)力的區(qū)域：10000-20000kcal/m2.yr或者更多或者更多n大部分濕地生態(tài)系統(tǒng)、河口灣、泉水、珊瑚礁、熱帶雨林和精耕大部分濕地生態(tài)系統(tǒng)、河口灣、泉水、珊瑚礁、熱帶雨林和精耕細(xì)作的農(nóng)田、沖積平原上的植物群落等細(xì)作的農(nóng)田、沖積

8、平原上的植物群落等n得到了額外的自然能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)得到了額外的自然能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)n熱帶森林面積占熱帶森林面積占5%，生產(chǎn)力占，生產(chǎn)力占28%n水域、河口灣、海藻床和珊瑚礁等面積占水域、河口灣、海藻床和珊瑚礁等面積占0.4%，生產(chǎn)力占，生產(chǎn)力占2.3%n赤道附近區(qū)域、北、南半球中溫帶赤道附近區(qū)域、北、南半球中溫帶n生產(chǎn)效率生產(chǎn)效率=被固定的光能被固定的光能/入射光能入射光能n(1)玉米地玉米地n(2)荒地荒地n(3)Mendota湖湖n(4)Cedar Bog湖湖n總初級(jí)生產(chǎn)量與入射日光能的比值為總初級(jí)生產(chǎn)量與入射日光能的比值為1.2%，呼吸占總初級(jí)生產(chǎn)量的，呼吸占總初級(jí)生產(chǎn)量的15.1%。n總

9、初級(jí)生產(chǎn)量與入射日光能的比值為總初級(jí)生產(chǎn)量與入射日光能的比值為0.40%，呼吸占總初級(jí)生產(chǎn)量的，呼吸占總初級(jí)生產(chǎn)量的22.30%。n總初級(jí)生產(chǎn)量與入射日光能的比值為總初級(jí)生產(chǎn)量與入射日光能的比值為0.10%，呼吸占總初級(jí)生產(chǎn)量的，呼吸占總初級(jí)生產(chǎn)量的21.00%。n輻射強(qiáng)度和日照時(shí)間：光強(qiáng)升高，光照時(shí)間長(zhǎng)，提高產(chǎn)量輻射強(qiáng)度和日照時(shí)間：光強(qiáng)升高，光照時(shí)間長(zhǎng)，提高產(chǎn)量n光合途徑：光合作用途徑的不同，直接影響初級(jí)生產(chǎn)力的高低光合途徑：光合作用途徑的不同，直接影響初級(jí)生產(chǎn)力的高低n水：光合作用的原料，缺水顯著抑制光合速率水：光合作用的原料，缺水顯著抑制光合速率n溫度：溫度升高，總光合速率升高溫度：溫度

10、升高，總光合速率升高n營(yíng)養(yǎng)元素營(yíng)養(yǎng)元素n二氧化碳二氧化碳Fig. Annual average solar radiation reaching the Earths surface.Fig. Photosynthetic rate as a function of light intensity in red oak, a C3 plant, and in pigweed, a C4 plant.Fig. Change in net productivity along a precipitation gradient.Fig. An Antarctic dry valley.Fig. Th

11、e rate of net primary production as a function of actual evapotranspiration measured in several grassland sites in the US. This kind of analysis quantifies the relative limitation effects in a way that allows comparison across nutrients and habitats.n光光nP=R*C*3.7/k P：浮游植物的凈初級(jí)生產(chǎn)力，：浮游植物的凈初級(jí)生產(chǎn)力，R：相對(duì)光合率

12、，：相對(duì)光合率，k：光強(qiáng)度隨：光強(qiáng)度隨水深度而減弱的衰變系數(shù)，水深度而減弱的衰變系數(shù)，C：水中的葉綠素含量水中的葉綠素含量n營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：N/Pn由于缺乏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，海洋生由于缺乏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，海洋生產(chǎn)力偏低產(chǎn)力偏低n肥沃土壤可含肥沃土壤可含0.5%的氮，的氮，富饒的海水含氮量?jī)H為其富饒的海水含氮量?jī)H為其0.1n食草動(dòng)物食草動(dòng)物n收獲量測(cè)定法收獲量測(cè)定法n氧氣測(cè)定法氧氣測(cè)定法n二氧化碳測(cè)定法二氧化碳測(cè)定法n放射性標(biāo)記物測(cè)定法放射性標(biāo)記物測(cè)定法n葉綠素測(cè)定法葉綠素測(cè)定法n陸生定期收獲植被，烘干至恒重陸生定期收獲植被，烘干至恒重n以每年每平方米的干物質(zhì)重量表示以每年每平方米的干物質(zhì)重量表示n以其生

13、物量的產(chǎn)出測(cè)定，但位于地下的生物量，難以測(cè)定以其生物量的產(chǎn)出測(cè)定，但位于地下的生物量，難以測(cè)定n地下的部分可以占有地下的部分可以占有40%至至85%的總生產(chǎn)量，因此不能省略的總生產(chǎn)量，因此不能省略n通過(guò)氧氣變化量測(cè)定總初級(jí)生產(chǎn)量通過(guò)氧氣變化量測(cè)定總初級(jí)生產(chǎn)量n1927年年T.Garder, H.H.Gran用于測(cè)定海洋生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)量用于測(cè)定海洋生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)量n從一定深度取自養(yǎng)生物的水樣，分裝在體積為從一定深度取自養(yǎng)生物的水樣，分裝在體積為125-300ml的白瓶的白瓶(透光透光)、黑瓶、黑瓶(不透光不透光)和對(duì)照瓶中和對(duì)照瓶中n對(duì)照瓶測(cè)定初始的溶氧量對(duì)照瓶測(cè)定初始的溶氧量IBn黑白瓶放置在取水

14、樣的深度，間隔一定時(shí)間取出，用化學(xué)滴定測(cè)黑白瓶放置在取水樣的深度，間隔一定時(shí)間取出，用化學(xué)滴定測(cè)定黑白瓶的的含氧量定黑白瓶的的含氧量DB、LBn計(jì)算呼吸量計(jì)算呼吸量(IB-DB)，凈生產(chǎn)量，凈生產(chǎn)量(LB-IB)，總生產(chǎn)量，總生產(chǎn)量(LB-DB)n用塑料罩將生物的一部分套住用塑料罩將生物的一部分套住n測(cè)定進(jìn)入和抽出空氣中的測(cè)定進(jìn)入和抽出空氣中的CO2n透明罩：測(cè)定凈初級(jí)生產(chǎn)量透明罩：測(cè)定凈初級(jí)生產(chǎn)量n暗罩：測(cè)定呼吸量暗罩：測(cè)定呼吸量n用放射性用放射性14C測(cè)定其吸收量，即光合作用固定的碳量測(cè)定其吸收量，即光合作用固定的碳量n放射性放射性14C以碳酸鹽的形式提供，放入含有自然水體浮游以碳酸鹽的形

15、式提供，放入含有自然水體浮游植物的樣瓶中，沉入水中經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，濾出浮游植物，植物的樣瓶中，沉入水中經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，濾出浮游植物，干燥后在計(jì)數(shù)器測(cè)定放射活性，然后計(jì)算：干燥后在計(jì)數(shù)器測(cè)定放射活性，然后計(jì)算：14CO2/CO2=14C6H12O6/C6H12O6n確定光合作用固定的碳量確定光合作用固定的碳量n需用需用“暗呼吸暗呼吸”作校正作校正n植物定期取樣植物定期取樣n丙酮提取葉綠素丙酮提取葉綠素n分光光度計(jì)測(cè)定葉綠素濃度分光光度計(jì)測(cè)定葉綠素濃度n每單位葉綠素的光合作用是一定的，通過(guò)測(cè)定葉綠素的含每單位葉綠素的光合作用是一定的，通過(guò)測(cè)定葉綠素的含量計(jì)算取樣面積的初級(jí)生產(chǎn)量量計(jì)算取樣面積的初級(jí)生產(chǎn)

16、量n次級(jí)生產(chǎn)過(guò)程次級(jí)生產(chǎn)過(guò)程n次級(jí)生產(chǎn)量的測(cè)定次級(jí)生產(chǎn)量的測(cè)定n次級(jí)生產(chǎn)的生態(tài)效率次級(jí)生產(chǎn)的生態(tài)效率未捕獲未捕獲(876.1g)獵物種群生產(chǎn)量獵物種群生產(chǎn)量(886.4g)被捕獲被捕獲(10.3g)被吃下被吃下(7.93g)I未吃下未吃下(2.37g)未同化未同化(0.63g)同化同化(7.3g)A凈次級(jí)生產(chǎn)凈次級(jí)生產(chǎn)(2.7g)P呼吸呼吸(4.6g)RnC=A+FUnC：動(dòng)物從外界攝食的能量：動(dòng)物從外界攝食的能量nA：被同化能量：被同化能量nFU：排泄物：排泄物nA=P+RnP：凈次級(jí)生產(chǎn)量：凈次級(jí)生產(chǎn)量nR：呼吸能量：呼吸能量n用同化量和呼吸量估計(jì)生產(chǎn)量用同化量和呼吸量估計(jì)生產(chǎn)量(用攝食量

17、扣除糞尿量估計(jì)用攝食量扣除糞尿量估計(jì)同化量同化量)： P=A-R=(C-FU)-RC：動(dòng)物從外界攝食的能量，：動(dòng)物從外界攝食的能量，A：被同化能量，：被同化能量，F(xiàn)U：排泄物，：排泄物，R：呼吸量：呼吸量n用個(gè)體的生長(zhǎng)和繁殖后代的生物量表示凈生產(chǎn)量用個(gè)體的生長(zhǎng)和繁殖后代的生物量表示凈生產(chǎn)量:P=Pg+Pr Pr：生殖后代的生產(chǎn)量，：生殖后代的生產(chǎn)量， Pg：個(gè)體增重：個(gè)體增重n消費(fèi)效率：消費(fèi)效率：n食草動(dòng)物對(duì)植物凈生產(chǎn)量的利用食草動(dòng)物對(duì)植物凈生產(chǎn)量的利用n植物種群增長(zhǎng)率高，世代短，更新快，被利用的百分比高植物種群增長(zhǎng)率高，世代短，更新快，被利用的百分比高n草本植物維管束少，能提供較多的凈初級(jí)生

18、產(chǎn)量草本植物維管束少，能提供較多的凈初級(jí)生產(chǎn)量n浮游動(dòng)物利用的凈初級(jí)生產(chǎn)量比例最高浮游動(dòng)物利用的凈初級(jí)生產(chǎn)量比例最高n食肉動(dòng)物對(duì)獵物的消費(fèi)效率研究較少食肉動(dòng)物對(duì)獵物的消費(fèi)效率研究較少n脊椎動(dòng)物捕食者脊椎動(dòng)物捕食者50100%，無(wú)脊椎動(dòng)物捕食者，無(wú)脊椎動(dòng)物捕食者25%n同化效率同化效率n草食、碎食動(dòng)物同化效率低，肉食動(dòng)物高草食、碎食動(dòng)物同化效率低，肉食動(dòng)物高n生長(zhǎng)效率生長(zhǎng)效率n肉食動(dòng)物的凈生長(zhǎng)率低于草食動(dòng)物肉食動(dòng)物的凈生長(zhǎng)率低于草食動(dòng)物n不同動(dòng)物類(lèi)群有不同的生長(zhǎng)效率不同動(dòng)物類(lèi)群有不同的生長(zhǎng)效率n分解過(guò)程的性質(zhì)分解過(guò)程的性質(zhì)n分解者生物分解者生物n資源質(zhì)量資源質(zhì)量n理化環(huán)境對(duì)分解的影響理化環(huán)境對(duì)分

19、解的影響n(yōu)概念：概念：n死有機(jī)物質(zhì)的逐步降解過(guò)程死有機(jī)物質(zhì)的逐步降解過(guò)程n將有機(jī)物還原為無(wú)機(jī)物，釋放能量將有機(jī)物還原為無(wú)機(jī)物，釋放能量n意義：意義：n建立和維持全球生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡建立和維持全球生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡n通過(guò)死亡物質(zhì)的分解，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)再循環(huán)，給生產(chǎn)者提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)死亡物質(zhì)的分解，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)再循環(huán)，給生產(chǎn)者提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)n維持大氣中維持大氣中CO2濃度濃度n穩(wěn)定和提高土壤有機(jī)質(zhì)的含量，為碎屑食物鏈以后各級(jí)生物生產(chǎn)食物穩(wěn)定和提高土壤有機(jī)質(zhì)的含量，為碎屑食物鏈以后各級(jí)生物生產(chǎn)食物n改善土壤物理性狀改善土壤物理性狀n碎化：把尸體分解為顆粒狀的碎屑碎化：把尸體分解為顆粒狀的碎屑n異化：有機(jī)物

20、在酶的作用下，進(jìn)行生物化學(xué)的分解異化：有機(jī)物在酶的作用下，進(jìn)行生物化學(xué)的分解n從聚合體變成單體從聚合體變成單體(如纖維素降解為葡萄糖如纖維素降解為葡萄糖)n進(jìn)而成為礦物成分進(jìn)而成為礦物成分(如葡萄糖降為如葡萄糖降為CO2和和H2O)n淋溶：可溶性物質(zhì)被水淋洗出，完全是物理過(guò)程淋溶：可溶性物質(zhì)被水淋洗出，完全是物理過(guò)程 n分解者生物分解者生物n資源質(zhì)量資源質(zhì)量n理化性質(zhì)理化性質(zhì)n微生物微生物(細(xì)菌和真菌細(xì)菌和真菌) n主要利用可溶性物質(zhì)，氨基酸和糖類(lèi)的分解產(chǎn)物作為的食物而被吸收主要利用可溶性物質(zhì)，氨基酸和糖類(lèi)的分解產(chǎn)物作為的食物而被吸收n動(dòng)物類(lèi)群動(dòng)物類(lèi)群n陸地分解者陸地分解者n動(dòng)物主要是食碎屑的

21、無(wú)脊椎動(dòng)物動(dòng)物主要是食碎屑的無(wú)脊椎動(dòng)物n小型：小型：100m以下，不能碎裂枯枝落葉，屬粘附類(lèi)型以下，不能碎裂枯枝落葉，屬粘附類(lèi)型n中型：中型：100m-2mm，調(diào)節(jié)微生物種群的大小和處理和加工大型動(dòng)物糞便，調(diào)節(jié)微生物種群的大小和處理和加工大型動(dòng)物糞便n大型和巨型：大型和巨型：2mm-20mm-, 碎裂植物殘葉和翻動(dòng)土壤碎裂植物殘葉和翻動(dòng)土壤,對(duì)分解和土壤結(jié)構(gòu)有明顯影響對(duì)分解和土壤結(jié)構(gòu)有明顯影響n(yōu)水生系統(tǒng)水生系統(tǒng)n動(dòng)物的分解過(guò)程分為搜集、刮取、粉碎、取食或捕食等幾個(gè)環(huán)節(jié)動(dòng)物的分解過(guò)程分為搜集、刮取、粉碎、取食或捕食等幾個(gè)環(huán)節(jié)n碎裂者：以落入河流中的樹(shù)葉為食碎裂者：以落入河流中的樹(shù)葉為食n顆粒狀有

22、機(jī)物質(zhì)搜集者：一類(lèi)從沉積物中搜集；另一類(lèi)從水體中濾食有機(jī)顆粒顆粒狀有機(jī)物質(zhì)搜集者：一類(lèi)從沉積物中搜集；另一類(lèi)從水體中濾食有機(jī)顆粒n刮食者：其口器適應(yīng)在石礫表面刮取藻類(lèi)和死有機(jī)物刮食者：其口器適應(yīng)在石礫表面刮取藻類(lèi)和死有機(jī)物n以藻類(lèi)為食的食草性動(dòng)物以藻類(lèi)為食的食草性動(dòng)物n捕食動(dòng)物：以其他物脊椎動(dòng)物為食捕食動(dòng)物：以其他物脊椎動(dòng)物為食n物理、化學(xué)性質(zhì)影響分解速率物理、化學(xué)性質(zhì)影響分解速率n物理性質(zhì)：表面特性和機(jī)械結(jié)構(gòu)物理性質(zhì)：表面特性和機(jī)械結(jié)構(gòu)n化學(xué)性質(zhì)：隨其化學(xué)組成而不同化學(xué)性質(zhì)：隨其化學(xué)組成而不同n單糖分解快，一年失重單糖分解快，一年失重99%半半纖維纖維纖維素纖維素木質(zhì)素木質(zhì)素nC:Nn水熱條

23、件水熱條件n溫度高、濕度大的地帶，有機(jī)質(zhì)分解速率高溫度高、濕度大的地帶，有機(jī)質(zhì)分解速率高n低溫干燥地帶，分解速率低低溫干燥地帶，分解速率低n分解速度隨緯度增高而降低分解速度隨緯度增高而降低(熱帶雨林熱帶雨林溫帶森林溫帶森林凍原凍原)；n分解生物的相對(duì)作用分解生物的相對(duì)作用n無(wú)脊動(dòng)物在地球上的分布隨緯度的變化呈現(xiàn)地帶性的變化規(guī)律無(wú)脊動(dòng)物在地球上的分布隨緯度的變化呈現(xiàn)地帶性的變化規(guī)律n低緯度熱帶地區(qū)起作用的主要是大型土壤動(dòng)物，其分解作用明顯低緯度熱帶地區(qū)起作用的主要是大型土壤動(dòng)物，其分解作用明顯高于溫帶和寒帶高于溫帶和寒帶n高緯度寒溫帶和凍原地區(qū)多為中、小型動(dòng)物，它們對(duì)物質(zhì)分解起高緯度寒溫帶和凍原

24、地區(qū)多為中、小型動(dòng)物，它們對(duì)物質(zhì)分解起的作用很小的作用很小nK=I/XK：分解指數(shù)，：分解指數(shù)，I：死有機(jī)物年輸入總量，：死有機(jī)物年輸入總量，X：系統(tǒng)中死有機(jī)物質(zhì)現(xiàn)存量：系統(tǒng)中死有機(jī)物質(zhì)現(xiàn)存量n規(guī)律：規(guī)律：n熱帶雨林最高熱帶雨林最高n溫帶草地高于溫帶闊葉林溫帶草地高于溫帶闊葉林n凍原最低凍原最低n研究能流傳遞的熱力學(xué)定律研究能流傳遞的熱力學(xué)定律n食物鏈層次上的能流分析食物鏈層次上的能流分析n生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析n異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的能流分析異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的能流分析n分解者和消費(fèi)者在能流中的相對(duì)作用分解者和消費(fèi)者在能流中的相對(duì)作用n熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律(能量守恒定律能

25、量守恒定律):能量既不能創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，能量既不能創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，只能按嚴(yán)格的當(dāng)量比例由一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式只能按嚴(yán)格的當(dāng)量比例由一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式n生態(tài)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換和傳遞過(guò)程，都可以根據(jù)熱力學(xué)第一定生態(tài)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換和傳遞過(guò)程，都可以根據(jù)熱力學(xué)第一定律進(jìn)行定量計(jì)算，并列出平衡式和編制能量平衡表律進(jìn)行定量計(jì)算，并列出平衡式和編制能量平衡表n熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律 (熵定律熵定律) n在能量傳遞和轉(zhuǎn)化過(guò)程中，除了一部分傳遞和作功外，總有一部在能量傳遞和轉(zhuǎn)化過(guò)程中，除了一部分傳遞和作功外，總有一部分以熱的形式消散，使系統(tǒng)的熵增加分以熱的形式消散，使系統(tǒng)的熵增加n熵是系統(tǒng)無(wú)

26、序性的指標(biāo)，是系統(tǒng)熱量與溫度之比熵是系統(tǒng)無(wú)序性的指標(biāo)，是系統(tǒng)熱量與溫度之比n若用熵概念表示熱力學(xué)第二定律若用熵概念表示熱力學(xué)第二定律n內(nèi)能不變的封閉系統(tǒng)中，其熵值只朝一個(gè)方向變化，常增不減內(nèi)能不變的封閉系統(tǒng)中，其熵值只朝一個(gè)方向變化，常增不減n開(kāi)放系統(tǒng)的一切過(guò)程使系統(tǒng)與環(huán)境熵值之和增加開(kāi)放系統(tǒng)的一切過(guò)程使系統(tǒng)與環(huán)境熵值之和增加n生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，它不斷地與環(huán)境進(jìn)行著各種形生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，它不斷地與環(huán)境進(jìn)行著各種形式能量的交換。通過(guò)光合同化，引入負(fù)熵；通過(guò)呼吸，把式能量的交換。通過(guò)光合同化，引入負(fù)熵；通過(guò)呼吸，把正熵值轉(zhuǎn)出系統(tǒng)正熵值轉(zhuǎn)出系統(tǒng)熱力學(xué)的兩個(gè)定律：第一定律：A = B +

27、 C第二定律：C An太陽(yáng)輻射能是生態(tài)系統(tǒng)中的能量的最主要來(lái)源太陽(yáng)輻射能是生態(tài)系統(tǒng)中的能量的最主要來(lái)源n太陽(yáng)輻射中的紅外線(xiàn)的主要作用是產(chǎn)生熱效應(yīng)，形成生物的熱環(huán)境太陽(yáng)輻射中的紅外線(xiàn)的主要作用是產(chǎn)生熱效應(yīng)，形成生物的熱環(huán)境n紫外線(xiàn)具有消毒滅菌和促進(jìn)維生素紫外線(xiàn)具有消毒滅菌和促進(jìn)維生素D生成的生物學(xué)效應(yīng)生成的生物學(xué)效應(yīng)n可見(jiàn)光為植物光合作用提供能源可見(jiàn)光為植物光合作用提供能源n輔助能輔助能n輔助能不能直接轉(zhuǎn)換為生物化學(xué)潛能，但可以促進(jìn)輻射能的轉(zhuǎn)化輔助能不能直接轉(zhuǎn)換為生物化學(xué)潛能，但可以促進(jìn)輻射能的轉(zhuǎn)化n對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中光合產(chǎn)物的形成、物質(zhì)循環(huán)、生物的生存和繁殖起著對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中光合產(chǎn)物的形成、物質(zhì)循環(huán)、

28、生物的生存和繁殖起著極大的輔助作用極大的輔助作用n輔助能分為自然輔助能輔助能分為自然輔助能(如如潮汐作用、風(fēng)力作用、降水和蒸發(fā)作用如如潮汐作用、風(fēng)力作用、降水和蒸發(fā)作用)和人工輔助能和人工輔助能(如施肥、灌溉等如施肥、灌溉等)。n能量以日光形式進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，以植物物質(zhì)形式貯存起來(lái)的能量以日光形式進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，以植物物質(zhì)形式貯存起來(lái)的能量，沿著食物鏈和食物網(wǎng)流動(dòng)通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)，以動(dòng)物、植能量，沿著食物鏈和食物網(wǎng)流動(dòng)通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)，以動(dòng)物、植物物質(zhì)中的化學(xué)潛能形式貯存在系統(tǒng)中，或作為產(chǎn)品輸出，物物質(zhì)中的化學(xué)潛能形式貯存在系統(tǒng)中，或作為產(chǎn)品輸出，離開(kāi)生態(tài)系統(tǒng)，或經(jīng)消費(fèi)者和分解者生物有機(jī)體呼吸釋放的離開(kāi)生

29、態(tài)系統(tǒng)，或經(jīng)消費(fèi)者和分解者生物有機(jī)體呼吸釋放的熱能自系統(tǒng)中丟失熱能自系統(tǒng)中丟失n生態(tài)系統(tǒng)是開(kāi)放的系統(tǒng)，某些物質(zhì)還可通過(guò)系統(tǒng)的邊界輸入、生態(tài)系統(tǒng)是開(kāi)放的系統(tǒng)，某些物質(zhì)還可通過(guò)系統(tǒng)的邊界輸入、輸出系統(tǒng)。如動(dòng)物遷移，水流的攜帶，人為的補(bǔ)充等輸出系統(tǒng)。如動(dòng)物遷移，水流的攜帶，人為的補(bǔ)充等n生態(tài)系統(tǒng)能量的流動(dòng)是單一方向的生態(tài)系統(tǒng)能量的流動(dòng)是單一方向的n能量以光能的狀態(tài)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)后，就不能再以光的形式存在，能量以光能的狀態(tài)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)后，就不能再以光的形式存在，而是以熱的形式不斷地逸散于環(huán)境中而是以熱的形式不斷地逸散于環(huán)境中 n從太陽(yáng)輻射能到被生產(chǎn)者固定，再經(jīng)植食動(dòng)物，到肉食動(dòng)從太陽(yáng)輻射能到被生產(chǎn)者固定

30、，再經(jīng)植食動(dòng)物，到肉食動(dòng)物，再到大型肉食動(dòng)物，能量是逐級(jí)遞減的過(guò)程物，再到大型肉食動(dòng)物，能量是逐級(jí)遞減的過(guò)程n各營(yíng)養(yǎng)級(jí)消費(fèi)者不可能百分之百地利用前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量各營(yíng)養(yǎng)級(jí)消費(fèi)者不可能百分之百地利用前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量n各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化作用也不是百分之百的，總有一部分不被同化各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化作用也不是百分之百的，總有一部分不被同化n生物在維持生命過(guò)程中進(jìn)行新陳代謝，總要消耗一部分能量生物在維持生命過(guò)程中進(jìn)行新陳代謝，總要消耗一部分能量PG=208.10PN=88.33A=33.68P=14.78A=3.83P=0.67A=0.21P=0.06A=50.60P=4.60III 分分119.7718.903.160.1346.0025.0,輸出輸出4.86輸入輸入總總/凈生產(chǎn)凈生產(chǎn)呼吸呼吸效率效率0.4260.4400.1760.2860.091營(yíng)養(yǎng)級(jí)營(yíng)養(yǎng)級(jí)總總PNC=20.14R總總187.96單位：?jiǎn)挝唬簁calm-2yr-1未吸收未吸收497228.6R=96.3R=18.8R=7.5未利用未利用293.1未利用未利用29.3未利用未利用5.0單位：?jiǎn)挝唬篔cm-2a-199.9%總初級(jí)生產(chǎn)總初級(jí)生產(chǎn)GP=464.70.1%食草動(dòng)物食草動(dòng)物H=62.8食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物C=12.6分解分解12.5分解分解2.1分解分解入射日光能入射日光