第十章生态系统的能量流动和 与信息流 《生态学》课件.pptVIP

(二)动物 通常根据身体大小把陆地生态系统的动物分解者分为几个类群：①小型土壤动物(microfauna)，体宽在100 μm以下，包括原生动物、线虫、轮虫等，它们都不能碎裂枯枝落叶，属黏附类型。②中型土壤动物(mesofauna)，体宽100μm～2mm包括弹尾目昆虫、螨、蚯蚓、双翅目幼虫和小型甲虫，大部分都能进攻新落下的枯叶，但对碎裂的贡献不大，对分解的作用主要是调节微生物种群的大小和对大型动物粪便进行处理和加工。③大型(macrofauna，2～20 mm)和巨型(megafauna，＞20 mm)土壤动物，包括食枯枝落叶的节肢动物，如千足虫、等足目和端足目动物、蛤蝓、蜗牛、较大的蚯蚓，是碎裂植物残叶和翻动土壤的主力，对分解和土壤结构有明显影响。 三、分解过程的限制因子 （一）资源质量 待分解资源在分解者生物的作用下进行分解，因此资源的物理和化学性质影响着分解的速度。资源的物理性质包括表面特性和机械结构，资源的化学性质则随其化学组成而不同。图10-6可大致地表示植物死有机物质中各种化学成分的分解速率的相对关系：单糖分解很快，一年后质量减少达99％，半纤维素其次，一年质量减少达90％，然后依次为纤维素、木质素、蜡和酚。 图10-6 植物枯枝落叶中各种化学成分的分解曲线(Anderson,1981) 各成分前面数字表示每年质量减少率，后面数字表示各成分质量占枯枝落叶原质量的质量分数 （二）理化环境 一般说来，温度高、湿度大的地带，其土壤中有机物质的分解速率高，而低温和干燥的地带，其分解速率低，因而土壤中易积累有机物质。图10-7说明由湿热的热带森林经温带森林到寒冷的冻原，其有机物分解率随纬度增高而降低，而有机物的积累过程则随纬度升高而增高的一般趋势。图中也说明由湿热热带森林到干热的热带荒漠，分解率的迅速降低。除温度和湿度条件以外，各类分解生物的相对作用对分解率地带性变化也有重要影响。 图10-7 分解速率和土壤有机物积累率随纬度而变化的规律以及大、中、小型土壤动物区系的相对作用（Swift,1979） 第五节 生态系统中的能量流动 一、生态系统食物链的能量流动 二、生态系统中的能量流动 三、异养生态系统的能流分析 四、生态系统的能流模型 能量是一切生命活动的基础。生态系统中生命系统与环境系统在相互作用过程中，始终伴随着能量的流动与转化。生态系统中的能流具有单向性。太阳辐射能经光合作用进入生态系统以后，以化学能的形式流转，流转过程中以热的形式不断散逸到环境中去。根据热力学第二定律，作为自发反应，它只能向自由能减少、熵增加的方向进行，而不能逆转。 能量的质量在能流过程中不断提高。能量在生态系统中流动的过程中，除了一部分能量以热能的形式散失外，另一部分通过食物链传递，转化成为数量较少，但是具有更高质量的能量，如从植物纤维能，转化为动物蛋白、脂肪含能。太阳辐射能输入生态系统后的能量流动过程中，能量的质量是逐步提高和浓集的。 一、生态系统食物链的能量流动 生态系统食物链中的能量流动是逐级递减的。根据热力学第二定律，太阳辐射能被生产者转化后，能量沿着食物链在生态系统不同营养级间传递的过程中，能量转化效率都不可能达到100%。根据林德曼定律，约为10%，且逐级递减。正是受能量转化效率的限制，生态系统中的食物链长度通常是非常有限的，大多数食物链只有3个或4个营养级，而有5个或6个营养级的食物链比例很小。因为太少的能量无法维持更高层次的消费者种群。 图10-8 食物链层次上的能流分析（Golley,1960） a. 前一环节NP的% b. 未吃 c. 吃后未同化 单位：J/（hm2·a） 二、生态系统中的能量流动 在生态系统层次上分析能量流动，是把每个物种都归属于一个特定的营养级中(依据该物种主要食性)，然后精确地测定每一个营养级能量的输入值和输出值，这种分析目前多见于水生生态系统与湿地生态系统。 图 10-9 Ceder Bog 湖能量流动的定量分析(Lindeman,1942) GP 为总初级生产力; H 为草食动物; C 为肉食动物; R 为呼吸 [单位: J/（cm2 ·a)] 图10-10 佐治亚州盐沼的能流框图 1 kcal=4.18 kJ 图10-11 一个栽培松林18年间（17～35年） 的能流分析（Ovington,1962） 单位：J/hm2 三、异养生态