第十二章 生态系统中的能量流动-4.ppt

①温度高、湿度大的地带，其土壤中的分解速率高，而低温和干燥的地带，其分解速率低，因而土壤中容易积累有机物质。 ②同一气候带内局部地方也有区别，它可能取决于该地土壤类型和待分解资源的特点。 ③分解生物的相对作用。 热带：微生物+无脊椎动物（大型土壤动物，贡献大） 寒带和冻原：小型土壤动物（贡献小） 理化环境对分解的影响： 分解指数 K=I/X K：分解指数，I：死有机物年输入总量，X：系统中死有机物质现存量 规律： 热带雨林最高 温带草地高于温带落叶林 冻原最低 1、建立和维持全球生态系统的动态平衡； 2、通过死亡物质的分解，使营养物质再循环，给生产者提供营养物质； 3、维持大气中CO2浓度； 4、稳定和提高土壤有机质的含量，为碎屑食物链以后各级生物生产食物； 5、改善土壤物理性状。 分解过程的意义： 12.4 生态系统中的能量流动 12.4.1 研究能流传递的热力学定律 12.4.2 食物链层次上的能流分析 12.4.3 生态系统层次上的能流分析 12.4.4 异养生态系统的能流分析 12.4.5 分解者和消费者在能流中的相对作用 12.4.1 热力学定律 热力学第一定律(能量守恒定律): 能量既不能创生，也不会消灭，只能按严格的当量比例由一种形式转变为另一种形式。 Energy Flow in the Environment During photosynthesis, plants capture the energy of sunlight and store it in ATP, sugar, and other high-energy carbohydrates synthesized from carbon dioxide and water. Oxygen is released as a byproduct. Heat Heat Producer PrimaryConsumer SecondaryConsumer DetritusFeeders Heat Chemical energy Energy Transfer and Loss 热力学第二定律 (熵定律) ： 热力学第二定律是对能量传递和转化的一个重要概括，通俗地说就是：在封闭系统中，一切过程都伴随着能量的改变，在能量的传递和转化过程中，除了一部分可以继续传递和作功的能量（自由能）外，总有一部分不能传递和作功，而以热的形式消散，这部分能量使系统的熵和无序性增加。 对生态系统来说，当能量以食物的形式在生物之间传递时，食物中相当一部分能量被降解为热而消散掉（使熵增加），其余则用于合成新的组织作为新的潜能贮存下来。所以动物在利用食物中的潜能时常把大部分转化成了热，只把一小部分转化为新的潜能。因此能量在生物之间每传递一次，一大部分的能量就被降解为热而损失掉，这也就是为什么食物链的环节和营养级数一般不会多于5~6个以及能量金字塔必定呈尖塔形的热力学解释。 生态系统是一个开放系统，它不断地与环境进行能量交换。通过光合同化，引入负熵；通过呼吸，把正熵值转出系统。 热力学的两个定律 熱力学的两个定律：第一定律：A = B + C；第二定律：C A 能量 生态系统 能量 食物链和食物网 能量 产品输出 呼吸释放 能量 能量 生态系统中的能量流动主要途径 能量是单向性和逐级减少 能量流动的基本原理： 单向流动：是指生态系统的能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级。一般不能逆向流动。这是由于动物之间的捕食关系确定的。如狼捕食羊，但羊不能捕食狼。 逐级递减：是指输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入后一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。能量在沿食物链传递的平均效率为10%～20%，即一个营养级中的能量只有10%～20%的能量被下一个营养级所利用。 分解 入射日光能 497693.3 未吸收 497228.6 R=96.3 R=18.8 R=7.5 未利用 293.1 未利用 29.3 未利用 5.0 单位：J?cm-2?a-1 99.9% 总初级生产 GP=464.7 0.1% 食草动物 H=62.8 食肉动物 C=12.6 分解12.5 分解2.1 13.5% 20.1% Gedar Bog 湖能流模型 森林生态系统能流分析 异养生态系统的能流分析 自养生态系统 靠绿色植物固定太阳能的生态系统 异养生态系统 主要依靠其他生态系统所生产的有机物输入来维持的生态系统 异养生态系统的能流分析 应特别注意其他生态系统的有机物输入 分解者和消费者在能流中的相对作用 生态系统模型 输入 日光能 有机物质 输出 未利用的日光能 生物呼吸 现成有机物质的流