第12章生态系统中的能量流动学案.pptVIP

第12章 生态系统中的能量流动 12.1 生态系统中的初级生产 12.2 生态系统中的次级生产 12.3 生态系统中的分解 12.4 生态系统中的能量流动 12.1 生态系统中的初级生产 12.1.1 初级生产的基本概念 12.1.2 地球上初级生产力的分布 12.1.3 初级生产的生产效率 12.1.4 初级生产量的限制因素 12.1.5 初级生产量的测定方法 12.1.1 初级生产的基本概念 生产过程： 生产者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 消费者摄食植物已经制造好的有机物质(包括直接的取食植物和间接的取食食草动物和食肉动物)，通过消化、吸收在合成为自身所需的有机物质，增加动物的生产量 初级生产：自养生物的生产过程，其提供的生产力为初级生产力 次级生产：异养生物再生产过程，提供的生产力为次级生产力 初级生产的基本概念 初级生产量(primary production)：绿色植物通过光合作用合成有机物质的数量称为初级生产量，也称第一性生产量 净初级生产量(net primary production)：初级生产过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长和生殖，这部分生产量成为淨初級生产量(NP) 总初级生产量(gross primary production)：初级生产过程植物固定的能量的总量 GP=NP+R 初级生产的基本概念（续） 初级生产力：植物群落在一定空间一定时间内所生产的有机物质积累的数量 生物量 (biomass)：是指某一时刻单位面积上积存的有机物质的量。以鲜重或干重表示 现存量：是指绿色植物初级生产量被植食动物取食及枯枝落叶掉落后所剩下的存活部分 SC=GP-R-H-D 11.1.2 地球上初级生产力的分布 不同生态系统类型的初级生产力不同 陆地比水域的初级生产力总量大 陆地上初级生产力有随纬度增加逐渐降低的趋势 海洋中初级生产力由河口湾向大陆架和大洋区逐渐降低 生态系统的初级生产力随群落的演替而变化 水体和陆地生态系统的生产力有垂直变化 初级生产力随季节变化 不同生态系统的初级生产力 NET PRIMARY PRODUCTIVITY 初级生产力随群落的演替而变化 初级生产力的分布 生产力极低的区域：1000kcal/m2.a或者更少，如大部分海洋和荒漠。 中等生产力区域：1000-10000kcal/m2.a，如草地、沿海区域、深湖和一些农田。 高生产力的区域：10000-20000kcal/m2.a或者更多，如大部分湿地生态系统、河口湾、泉水、珊瑚礁、热带雨林和精耕细作的农田、冲积平原上的植物群落等。 11.1.3 初级生产的生产效率 最适条件下的初级生产力 不同生态系统类型初级生产效率 生产效率=被固定的光能/入射光能 玉米地 荒地 Mendota湖 Cedar Bog湖 陆 地 湖泊 12.1.4 初级生产量的限制因素 陆地生态系统 辐射强度和日照时间：光强升高，光照时间长，提高产量 光合途径：光合作用途径的不同，直接影响初级生产力的高低 水：光合作用的原料，缺水显著抑制光合速率 温度：温度升高，总光合速率升高 营养元素 二氧化碳 辐射强度 C3、C3植物的光合速率 降水 南极干谷 营养元素 水域生态系统 光 P=R*C*3.7/k P：浮游植物的净初级生产力，R：相对光合率，k：光强度随水深度而减弱的衰变系数，C：水中的叶绿素含量 营养物质：N/P 食草动物 12.1.5 初级生产量的测定方法 收获量测定法 氧气测定法 二氧化碳测定法 放射性标记物测定法 叶绿素测定法 收获量测定法 陆生定期收获植被，烘干至恒重 以每年每平方米的干物质重量表示 以其生物量的产出测定，但位于地下的生物量，难以测定 地下的部分可以占有40%至85%的总生产量，因此不能省略 氧气测定法 通过氧气变化量测定总初级生产量 1927年T.Garder, H.H.Gran用于测定海洋生态系统生产量 从一定深度取自养生物的水样，分装在体积为125-300ml的白瓶(透光)、黑瓶(不透光)和对照瓶中 对照瓶测定初始的溶氧量IB 黑白瓶放置在取水样的深度，间隔一定时间取出，用化学滴定测定黑白瓶的的含氧量DB、LB 计算呼吸量(IB-DB)，净生产量(LB-IB)，总生产量(LB-DB) 二氧化碳测定法 用塑料罩将生物的一部分套住 测定进入和抽出空气中的CO2 透明罩：测定净初级生产量 暗罩：测定呼吸量 放射性标记物测定法 用放射性14C測定其吸收量，即光合作用固定的碳量 放射性14C以碳酸盐的形式提供，放入含有自然水体浮游植物的样瓶中，沉入水中经过一定时间，滤出浮游植物，干燥后在计数器测定放射活性，然后计算： 14CO2/CO2=14C6H12O6