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第二章 生态系统的能量流动 引 言 为什么要研究生态系统的能量流动？ 能量是生态系统的驱动力 林业、农业、渔业、牧业等工作者对森林、 农田、渔场、草原等的经营管理，应掌握能量的输入和输出途径及其限制因素，以达到高产目的，设法调整生态系统的能量分配关系，使能量流向对人类最有益的部分。 一 关于能量的概念 1 能量——做功的能力。 2 能量值的表示：卡或千卡。 3 与生物体有关的几种能量形式： 辐射能、机械能、化学能、热能 4 .生态系统能量流遵循热力学定律 热力学第一定律 又称为能量守恒与转化原理. （ Energy Conservation Law ） 能量可从一种形式转换成另一种形式，但能量即不能增加也不会减少。 如太阳辐射能，通过绿色植物的光合作用转变为存在于有机物质化学键中的化学潜能；动物通过消耗自身体内贮存的化学潜能变成爬、跳、飞、游的机械能 热力学第二定律(熵律entropy law) 表达有关能量传递方向和转换效率的规律。 自然界中任何形式的能最终归宿是热能，且不可逆。 任何一种能量的转换，总有一些能量损失掉，一种形式的能绝不会全部转换成另一种形式的能。 二 生物能量的来源 我们能利用的能量来自：太阳辐射、核能、地热…… 太阳辐射能是生态系统中的能量的最主要来源。 太阳辐射 按能量来源将生物分为： 三 生态系统的营养结构 （一）能量转换的途径，或称能量流动的渠道 ——食物链(food chains) 指生物界食物关系中，甲吃乙、乙吃丙、丙吃丁的现象。生物之间这种能量转换连续依赖的次序称为食物链。 食物链类型： 草牧食物链（捕食食物链）: 是以绿色植物为基础，从草食动物开始的食物链，草原和水体生态系统是以草牧食物链为主的生态系统。 腐生食物链（碎食食物链）: 指以死有机物质为基础，从腐生物开始的食物链。森林是以腐生食物链为优势的生态系统。在森林中，有90%的净生产是被腐生生物所分解消耗的。 寄生性食物链:由宿主和寄生物构成。它以大型动物为食物链的起点，继之以小型动物、微型动物、细菌和病毒。后者与前者是寄生性关系。 （二）食物网(food webs) 生物之间的捕食和被食的关系不是简单的一条链，而是错综复杂的相互依赖的网状结构，即食物网。 食物网不仅维持着生态系统的相对平衡，并推动着生物的进化，成为自然界发展演变的动力。 这种以营养为纽带，把生物与环境、生物与生物紧密联系起来的结构，称为生态系统的营养结构。 （三）生态金字塔(ecological pyramid) 数量金字塔(pyramid of numbers) 生物量金字塔(pyramid of biomass) 能量金字塔(energy pyramid) 单位：公斤 四 生态系统的能量动态和储存 （一）基本名词解释 生产量(production)：一定时期内有机物质增加的总重量。 总生产量(gross production)：某一时期合成的有机物质总量. 净生产量(net production)：总生产量减去呼吸损失的部分. 初级生产量(primary production)：绿色植物的生产量. 次级生产量(seconddary production)：消费者的生产量. 生物量(biomass)：任一时间某一地方某一种群、营养级或某一生态系统有机物质的总重量。(kg/ha、g/m2、kj/m2) 现存量(standing crop)：单位面积上当时所测得的生物体的总重量。 生产力(productivity)：指单位时间单位面积的生产量，即生产的速率。 （二）初级生产者（绿色植物）营养级 1 能量输入 ——光合作用 光合效能：太阳能量进入生态系统的效能。 光合效能＝ ＊100％ 测定值：1％－5％ 2 能量消耗 （1）呼吸的消耗 植物群落呼吸损失掉的能量变化幅度在15％－90％以上。 损失量从极地到热带逐次提高。原因：温度增高，尤其是夜晚温度高。从而影响植物产量。 （2）草食动物的消耗 因生态系统类型不同而有很大变化。 草地损失量约28％－60%之间。 森林为1.5%－2.5%。 水体生态系统浮游植物群落60％－99％。 思考：如何看待森林中的昆虫？ （3）凋落物的消耗 3 净生产力和生物量 奥德姆根据初级生产力将生态系统划分为4级： 最低：荒漠和深海。 较低：山地森林、热带稀树草原、某些临时 农耕地、半干旱草原、深湖和大陆架。 较高：热带雨林，长久性农耕地和浅湖。 最高：少数特殊的生态系统（农业高产田、