生態(tài)學(xué)：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)

1、NPRCO2光光H2O營(yíng)養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)取食取食O2溫度溫度陸地生態(tài)系統(tǒng)中，初級(jí)生產(chǎn)量是由光、二氧化碳、水、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)陸地生態(tài)系統(tǒng)中，初級(jí)生產(chǎn)量是由光、二氧化碳、水、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(物質(zhì)因素物質(zhì)因素) 、氧和溫度、氧和溫度(環(huán)境調(diào)節(jié)因素環(huán)境調(diào)節(jié)因素)六個(gè)因素決定的。六個(gè)因素決定的。污染物污染物光合作用光合作用生物量生物量GPFig. 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

2、 a precipitation gradient.黑瓶黑瓶（呼吸作用呼吸作用）白瓶白瓶(凈光合作用凈光合作用)對(duì)照瓶對(duì)照瓶（消除誤差）（消除誤差）放放置置于于水水樣樣深深度度處處一定時(shí)間后，測(cè)各瓶的含氧量變化，求初級(jí)生產(chǎn)量一定時(shí)間后，測(cè)各瓶的含氧量變化，求初級(jí)生產(chǎn)量食物食物資源資源未采食未采食拒食拒食未食未食糞便糞便(Fu)呼吸呼吸(R)分解分解被采食被采食可利用可利用食用食用(C)同化同化(A)動(dòng)物產(chǎn)品動(dòng)物產(chǎn)品產(chǎn)生能量產(chǎn)生能量(P)潛潛在在能能量量保持能量保持能量損損失失能能量量C=A+FuA=P+RC=P+Fu+RP=C-Fu-R未捕獲未捕獲(876.1g)獵物種群生產(chǎn)量獵物種群生產(chǎn)量(

3、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)R熱力學(xué)的兩個(gè)定律： 第一定律：A = B + C 第二定律：C APG=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PN

4、C=20.14R總總187.96單位：?jiǎn)挝唬?kcalm-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-1 99.9%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能 497693.313.5%20.1% Cedar Bog Cedar Bog Silver Spring Silver Spring 入射太陽(yáng)能入射太陽(yáng)能 4.684.6810109 9 7.12

5、7.1210109 9 初級(jí)總生產(chǎn)量，效率初級(jí)總生產(chǎn)量，效率% % 4.664.6610106 6，0.1 0.1 8.718.7110107 7，1.2 1.2 植物呼吸植物呼吸, ,消耗消耗% % 9.809.8010105 5， 21.0 21.0 5.105.1010107 7，57.6 57.6 初級(jí)凈生產(chǎn)量初級(jí)凈生產(chǎn)量 3.683.6810106 6 3.703.7010107 7 動(dòng)物消耗動(dòng)物消耗( (略略) ) 群落總呼吸，比例群落總呼吸，比例% %1.241.2410106 6，26.6 26.6 5.975.9710107 7，68.2 68.2 群落總分解，比例群落總分解

6、，比例% % 1.301.3010106 6，27.9 27.9 2.122.1210107 7，24.3 24.3 未利用的能量，比例未利用的能量，比例% % 2.122.1210106 6，45.5 45.5 6.506.5010107 7，7.5 7.5 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng) 總初級(jí)生產(chǎn)量總初級(jí)生產(chǎn)量PG 自養(yǎng)呼吸自養(yǎng)呼吸RA % 凈初級(jí)生產(chǎn)量?jī)舫跫?jí)生產(chǎn)量PN 異養(yǎng)呼吸異養(yǎng)呼吸RH 群落凈生產(chǎn)量群落凈生產(chǎn)量PNC PN/PG(%) PNC/PG(%)三葉草田三葉草田 24400 9200 0.377 15200 800 14400 62.3 59.0中齡櫟林中齡櫟林 11500 6500 0

7、.565 5000 3000 2000 43.5 17.4熱帶雨林熱帶雨林 45000 32000 0.711 13000 13000 0 28.9 0銀泉銀泉 20810 12000 0.577 8810 6870 2000 42.3 9.6新英格蘭鹽沼地新英格蘭鹽沼地肋螺肋螺Geukensia demissa潛在食潛在食物源中的穩(wěn)定同物源中的穩(wěn)定同位素含量。位素含量。C、N和和S的穩(wěn)定同位的穩(wěn)定同位素可以將肋螺潛素可以將肋螺潛在的食物源區(qū)分在的食物源區(qū)分開(kāi)。開(kāi)。 肋螺體內(nèi)的穩(wěn)肋螺體內(nèi)的穩(wěn)定同位素含量定同位素含量表明，灣口附表明，灣口附近許多地點(diǎn)以近許多地點(diǎn)以浮游植物為食，浮游植物為食，而內(nèi)

8、陸的主要而內(nèi)陸的主要以一種以一種C4植物植物Spartina為主為主要食物。要食物。 骨有機(jī)質(zhì)中的骨有機(jī)質(zhì)中的1313C C濃度濃度說(shuō)明了生活在北美東部說(shuō)明了生活在北美東部溫帶森林的史前土著美溫帶森林的史前土著美洲人的飲食成份。洲人的飲食成份。 公元前公元前30003000年到公元年到公元500500年，年， 1313C C濃度較低，濃度較低，表明食物幾乎完全來(lái)源表明食物幾乎完全來(lái)源于于C C3 3植物；公元植物；公元10001000年年之后，迅速增加，表明之后，迅速增加，表明主要以主要以C C4 4植物植物Zea maysZea mays的谷類為食物。的谷類為食物。分解的分解的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物

9、質(zhì)水草水草浮游植物浮游植物浮游浮游動(dòng)物動(dòng)物浮游浮游捕食者捕食者食枝葉食枝葉動(dòng)物動(dòng)物底棲底棲捕食者捕食者浮游生物浮游生物捕食者捕食者軟泥軟泥細(xì)菌細(xì)菌細(xì)菌細(xì)菌內(nèi)部?jī)?nèi)部太陽(yáng)輻射能太陽(yáng)輻射能太陽(yáng)輻射能太陽(yáng)輻射能外外 部部 1 2 3 4 4 3 2 1有有機(jī)機(jī)體體利利用用的的部部分分 非呼吸耗散的能非呼吸耗散的能呼吸耗散的能呼吸耗散的能1234(3= 4 +R3)R4(2= 3 +R2)(1= 2 +R1)R2R11總初級(jí)生產(chǎn)量總初級(jí)生產(chǎn)量111.0植食動(dòng)物植食動(dòng)物15.0肉食動(dòng)物肉食動(dòng)物3.0分解分解3.0分解分解0.5分解分解微量微量呼吸呼吸23.0呼吸呼吸4.5呼吸呼吸1.8未利用未利用70.0太陽(yáng)能太陽(yáng)能118872未利用未利用7.0未利用未利用1.2未吸收未吸收的能的能118761cal cm-2 a 1 cal cm-2