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第九章生態(tài)系統(tǒng)的能量流動§1生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)§2生態(tài)系統(tǒng)中的分解§3生態(tài)系統(tǒng)的能流過程§4生態(tài)系統(tǒng)能流分析參考文獻(xiàn)思考題預(yù)習(xí)內(nèi)容課堂討論2/5/20231安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*§1生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)生物生產(chǎn)的基本概念生物生產(chǎn)生物量與生產(chǎn)量初級生產(chǎn)總初級生產(chǎn)與凈初級生產(chǎn)影響初級生產(chǎn)的因素初級生產(chǎn)量的測定方法次級生產(chǎn)次級生產(chǎn)的基本特點次級生產(chǎn)量的測定方法2/5/20232安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*生物生產(chǎn)生物生產(chǎn):是生態(tài)系統(tǒng)重要功能之一。生態(tài)系統(tǒng)不斷運(yùn)轉(zhuǎn),生物有機(jī)體在能量代謝過程中,將能量、物質(zhì)重新組合,形成新的產(chǎn)品的過程,稱生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)。生物生產(chǎn)常分為個體、種群和群落等不同層次。生態(tài)系統(tǒng)中綠色植物通過光合作用,吸收和固定太陽能,從無機(jī)物合成、轉(zhuǎn)化成復(fù)雜的有機(jī)物。由于這種生產(chǎn)過程是生態(tài)系統(tǒng)能量貯存的基礎(chǔ)階段,因此,綠色植物的這種生產(chǎn)過程稱為初級生產(chǎn)(primaryproduction),或第一性生產(chǎn)。初級生產(chǎn)以外的生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn),即消費者利用初級生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行新陳代謝,經(jīng)過同化作用形成異養(yǎng)生物自身的物質(zhì),稱為次級生產(chǎn)(secondaryproduction),或第二性生產(chǎn)。2/5/20233安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*影響初級生產(chǎn)的因素NPRCO2光H2O營養(yǎng)取食O2+溫度陸地生態(tài)系統(tǒng)中,初級生產(chǎn)量是由光、二氧化碳、水、營養(yǎng)物質(zhì)(物質(zhì)因素)、氧和溫度(環(huán)境調(diào)節(jié)因素)六個因素決定的。污染物⑥①②③④⑤光合作用生物量GP2/5/20234安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*初級生產(chǎn)量的測定方法產(chǎn)量收割法:收獲植物地上部分烘干至恒重,獲得單位時間內(nèi)的凈初級生產(chǎn)量。氧氣測定法:總光合量=凈光合量+呼吸量二氧化碳測定法:用特定空間內(nèi)的二氧化碳含量的變化,作為進(jìn)入植物體有機(jī)質(zhì)中的量,進(jìn)而估算有機(jī)質(zhì)的量。pH測定法:水體中的pH值隨著光合作用中吸收二氧化碳和呼吸過程中釋放二氧化碳而發(fā)生變化,根據(jù)pH值變化估算初級生產(chǎn)量。葉綠素測定法:葉綠素與光合作用強(qiáng)度有密切的定量關(guān)系,通過測定體中的葉綠素可以估計初級生產(chǎn)力。放射性標(biāo)記測定法:把具有14C的碳酸鹽(14CO32-)放入含有天然水體浮游植物的樣瓶中,沉入水中,經(jīng)過一定時間的培養(yǎng),濾出浮游植物,干燥后,測定放射性活性,確定光合作用固定的碳量。由于浮游植物在黑暗中也能吸收14C,因此,還要用“暗吸收”加以校正。2/5/20235安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*黑白瓶法黑瓶(呼吸作用)白瓶(凈光合作用)

對照瓶(消除誤差)放置于水樣深度處一定時間后,測各瓶的含氧量變化,求初級生產(chǎn)量2/5/20236安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*次級生產(chǎn)的基本特點次級生產(chǎn)過程模型食物資源未采食拒食未食糞便(Fu)呼吸(R)分解被采食可利用食用(C)同化(A)動物產(chǎn)品產(chǎn)生能量(P)潛在能量保持能量損失能量ⅠⅡⅢⅣⅤⅥC=A+FuA=P+RC=P+Fu+RP=C-Fu-R2/5/20237安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*次級生產(chǎn)量的測定方法按已知同化量A和呼吸量R,估計生產(chǎn)量PP=C-Fu-R,F(xiàn)u-尿糞量根據(jù)個體生長或增重的部分Pg和新生個體重Pr,估計PP=Pg+Pr根據(jù)生物量凈變化△B和死亡損失E,估計PP=△B+E

2/5/20238安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*§2生態(tài)系統(tǒng)中的分解資源分解的過程:分碎裂過程、異化過程和淋溶過程等三個過程。資源分解的意義:理論意義:通過死亡物質(zhì)的分解,使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)再循環(huán),給生產(chǎn)者提供營養(yǎng)物質(zhì);維持大氣中二氧化碳的濃度;穩(wěn)定和提高土壤有機(jī)質(zhì)含量,為碎屑食物鏈以后各級生物生產(chǎn)食物;改善土壤物理性狀,改造地球表面惰性物質(zhì);實踐意義:糞便處理污水處理2/5/20239安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*澳大利亞引進(jìn)異地金龜處理牛糞澳洲大陸距今14000萬(1.4億)年前就與其他陸地隔離,生物區(qū)系獨特,當(dāng)?shù)胤敝车淖畲螳F類是有袋類的大袋鼠。移民于1788年運(yùn)去了第一批5頭奶牛和2頭公牛,到19世紀(jì)未牛的頭超過4500萬頭。如以每頭牛一晝夜排便10次計算,每天就有4.5億堆又大又濕的牛糞。而當(dāng)?shù)氐慕瘕斪又饕∈掣捎驳拇蠹S,而對軟而濕的牛糞不感興趣。由于當(dāng)?shù)厝狈Ψ纸馀<S的生物,牛糞在草原上風(fēng)干硬化,幾年內(nèi)都難以分解,日積月積,牛糞數(shù)量驚人。牛糞覆蓋并破壞大面積草原,形成草原上的一塊塊禿斑。每年被毀的牧場竟達(dá)3600萬畝。澳大利亞學(xué)者M(jìn).H.Wallace(1978)指出“澳大利亞的牛多,牛糞更多,牛屎多到鋪天蓋地,如果不到世界各地引種食糞金龜子處理,澳大利亞就將淹沒在牛屎堆里?!睋?jù)實驗兩頭金龜子一前一后,能將100克牛糞在30-40小時內(nèi),滾成球,埋入土層里,以備子代食用。由于牛糞中的蠅卵需96小時后才能孵化為幼蟲,牛糞埋入地下,蠅類無法孵化。因此,金龜子消除了牛糞,又破壞了蠅類滋生的條件。為此,60年代,澳大利亞引入了羚羊糞蜣(Onthophagus

gazella)和神農(nóng)蜣螂(Catharsius

molossus)等異地金龜,對分解牛糞發(fā)揮了明顯的作用。2/5/202310安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*§3生態(tài)系統(tǒng)的能流過程生態(tài)系統(tǒng)能量流動規(guī)律生態(tài)系統(tǒng)中能流途徑能量流動的生態(tài)效率2/5/202311安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*生態(tài)系統(tǒng)能量流動規(guī)律生態(tài)系統(tǒng)是一個熱力學(xué)系統(tǒng),生態(tài)系統(tǒng)中能量的傳遞、轉(zhuǎn)換遵循熱力學(xué)的兩條定律:第一定律:能量守恒定律,能量可由一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式的能量,能量既不能消滅,又不能憑空創(chuàng)造。第二定律:熵律,任何形式的能(除了熱)轉(zhuǎn)化到另一種形式能的自發(fā)轉(zhuǎn)換中,不可能100%被利用,總有一些能量作為熱的形式被耗散出去,熵就增加了。生態(tài)系統(tǒng)中能流特點(規(guī)律):能流在生態(tài)系統(tǒng)中是變化著的;能流是單向流;能量在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)流動的過程,就是能量不斷遞減的過程;能量在流動過程中,質(zhì)量逐漸提高。2/5/202312安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的途徑牧食食物鏈和腐食食物鏈?zhǔn)巧鷳B(tài)系統(tǒng)能流的主要渠道。能量流動以食物鏈作為主線,將綠色植物與消費者之間進(jìn)行能量代謝的過程有機(jī)地聯(lián)系起來。牧食食物鏈的每一個環(huán)節(jié)上都有一定的新陳代謝產(chǎn)物進(jìn)入到腐屑食物鏈中,從而把兩類主要的食物鏈聯(lián)系起來。能量在各營養(yǎng)級之間的數(shù)量關(guān)系可用生態(tài)金字塔表示。2/5/202313安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*生態(tài)錐體(CharlesElton,1927)生態(tài)錐體(ecologicalpyramid):能量通過營養(yǎng)級逐級減少,如果把通過各營養(yǎng)級的能流量由低到高用圖型表示,就成為一個金字塔形,稱能量錐體或能量金字塔。同樣如果以生物量或個體數(shù)目來表示,可能得到生物量錐體(pyramidofenergy)和數(shù)量錐體(pyramidofnumber)。三類錐體合稱為生態(tài)錐體。a生物量錐體(gDW·m-2)b能量錐體(kcal·m-2·a-1)c數(shù)量錐體(個體·ha-1)12122/5/202314安徽大學(xué)精品課程課件

·《生態(tài)學(xué)》*生態(tài)系統(tǒng)層次上能流研究的步驟⑴確定組成生態(tài)系統(tǒng)生物組成部分的有機(jī)體成份;⑵確定消費者的食性,確定消費者的分類地位;⑶確定有機(jī)體的營養(yǎng)級歸屬,進(jìn)而確定:①各營養(yǎng)級的生物量,②各營養(yǎng)級能量或食物的攝入率,③同化率,④呼吸率,⑤由于捕食、寄生等因素而引起的能量

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