生态系统的能量流动与信息流.pptVIP

第十章、生态系统的能量流动与信息流 主要内容 第一节 生态系统中的能量与能量环境 第二节 生态系统的生产力—初级生产 第三节 生态系统的生产力—次级生产 第四节 生态系统的分解 第五节 生态系统中的能量流动 第六节 生态系统中的信息流动 重点内容 生态系统的生产力—初级生产 生态系统的生产力—次级生产 生态系统的分解 生态系统食物链中能量的流动 第一节、生态系统中的能量与能量环境 生态系统的基本驱动力—能量 生态系统能量流动的基本规律 热力学第一定律 热力学第二定律 一、生态系统的基本驱动力—能量 能量：是指物体或者系统做功的能力。 能量有多种形式，按运动方式分： 动能：指正在做功的能量，如风能、水能等。 潜能：指尚未做功，但有做功的潜在能力，如生物能、化学能。 一切生命活动都需要能量推动，或者说：生命过程是能量聚、散的过程。 能量是地球上生物生存和生态系统发展的根本驱动力 地球上基本能量来源？ 太阳的辐射能 没有太阳能就没有地球上丰富多彩的生命和生态系统。 二、生态系统能量流动的基本规律 生态系统的能流过程 生态系统的能流主要是动能和潜能的传递与转换。 生态系统的动能（生物与环境之间） 是指生物与环境之间以传导和对流形式互相传递和转化的一种能量，包括热、辐射的相互传递。 生态系统的潜能（生物与生物之间） 是绿色植物（生产者）通过光合作用贮藏在光合产物化学键之内，处于静态的能量。这部分能量是固定态的能，难以流动。 只有通过其他生物（如消费者、分解者）的取食、利用，在生物之间传递和转化，才能实现流动（逐级传递）。 我们将生物与环境之间、生物与生物之间能量的传递和转化过程称作生态系统的能流过程。 生态系统能流渠道（途径） 生物与环境的直接交换 食物链传递 能量沿着食物链的一个个环节或营养级，向下传递，而实现流动。 生态系统能流服从（遵守）热力学定律 热力学第一定律：即能量守恒定律 在自然界发生的所有现象中，能量既不能消失，也不能凭空产生，只能由一种形式变为另一形式。 热力学第二定律：即能量递减规律 在封闭系统中，一切过程都伴随着能量的改变，在能量传递和转化过程中，除了一部分可以继续传递和作功的能量（自由能）外，总有一部分不能继续传递和做功，而以热的形式消散，这部分能量使系统的熵和无序性增加。 第二节、生态系统的生产力-初级生产 自养生物（主要：植物）的生产过程称为初级生产，其提供的生产力为初级生产力。 自养生物（主要：植物）通过光合作用合成复杂的有机物质，使植物的生物量（包括个体数量和生长）增加。 一、初级生产的基本概念 （总）初级生产量（第一性生产量）GP 在初级生产过程中，植物所固定的太阳能或所制造的有机物质—同化量A。 区别生产量与生物量 生产量：单位面积、单位时间内的有机物质生产量[J/（m2·a）] 生物量：是指某一时刻调查时单位面积上积存的有机物质—干重[J/m2]或[g/m2]。 初级生产力的分布 海洋与陆地比较 陆地〉海洋 海洋 河口湾〉大陆架〉大洋区 陆地 热带雨林第一；湿地第二 初级生产力的分布 全球陆地年净初级生产总量为115×109t干物质，海洋的为55×109t干物质。海洋约占地球表面的2／3，但净初级生产量只占1／3。 在海洋中，由河口湾向大陆架到大洋区，单位面积净初级生产量和生物量有明显降低的趋势。 在陆地上，热带雨林生产量是很高的，年平均2200g／m2；湿地(沼泽和盐沼)生产量年平均可达到2000g／m2；疏林及灌丛年平均为700g／m2。 (表10-1)。 二、初级生产的生产效率 20世纪40年代以来，对各生态系统的初级生产效率所作的大量研究表明，在自然条件下，总初级生产效率很难超过3％。 一般说来，在富饶肥沃的地区总初级生产效率可以达到1％~2％；而在贫瘠荒凉的地区大约只有0.1％。就全球平均来说，总初级生产效率大概是0.2％~0.5％。 三、初级生产量的限制因素 陆地生态系统 水对动植物生长发育的影响 植物 水分对植物生长有最低、最适和最高量的三基点。低于最低点，植物萎蔫、生长停止，高于最高点，根系缺氧、窒息、烂根。 动物 水分不足时，引起动物的滞育和休眠；许多动物的周期性繁殖与降水季节密切相关。 近年研究还发现一普遍规律：地面净初级生产量与植物光合作用中氮的最高积聚量呈密切的正相关。N、P、K施肥都能增加初级生产量。 缺磷：植株深绿，常呈红色或紫色，干燥时暗绿。茎短而细，基部叶片变黄，开花推迟，种子小不饱满。 水域生态系统 四、初级生产量的测定方法 收获量测定法 用于陆地生态系统。定期收割植被，干燥到恒重，然后以每年每平方米的干物质重量表示。 取样测定干物质的热当量，并将生物量换算为J／(m2·a)。 为了使结果更精确，可在整个生长季中多次取样，并