10生态系统中的能量流动 令生态系统中的初级生产 ◆生态系统中的次级生产 生态系统中的分解 ◇生态系统中的能量流动 ☆异养生态系统的能流分析 令生态系统能流模型 令生态系统中的信息及其传递
10 生态系统中的能量流动 v 生态系统中的初级生产 v 生态系统中的次级生产 v 生态系统中的分解 v 生态系统中的能量流动 v 异养生态系统的能流分析 v 生态系统能流模型 v 生态系统中的信息及其传递
10.1生态系统中的初级生产 基本概念 生产效率 限制因素 测定方法
10.1 生态系统中的初级生产 • 基本概念 • 生产效率 • 限制因素 • 测定方法
(1)基本概念 ◆植物所固定的太阳能或所制造的有机物质称为初级生产量或 第一性生产量( primary production)。 ◆总初级生产量=净初级生产量+呼吸消耗的能量,即 GP=NP+R (J/m2a)或(g/m2a) 如果考虑到更高营养级的取食或死亡而减少,则有 dB/dt= NP-R-H-D 式中:Db/dt某一时期内生物量的变化 H、D分别为高营养级的取食量和死亡损失量 ◆各种生态系统的净生产力(书中表10-1) 全球:115×10%ta(陆地)+55×10%t/a(海洋) 海洋:河口湾和上涌区高,深海低 陆地: ·热带雨林最高,其它依次为:温带常绿林,落叶林北方针 叶林,稀树草原,温带草原,寒漠和荒漠 沼泽和作物栽培地高
（1）基本概念 w 植物所固定的太阳能或所制造的有机物质称为初级生产量或 第一性生产量（primary production）。 w 总初级生产量=净初级生产量+呼吸消耗的能量，即 GP=NP+R （J/m2·a）或（g/ m2·a ） w 如果考虑到更高营养级的取食或死亡而减少，则有 dB/dt = NP-R-H-D 式中：Db/dt—某一时期内生物量的变化 H、D—分别为高营养级的取食量和死亡损失量 w 各种生态系统的净生产力（书中表10-1） – 全球：115×10 9 t/a（陆地）+55 × 10 9 t/a（海洋） – 海洋：河口湾和上涌区高，深海低 – 陆地： • 热带雨林最高，其它依次为：温带常绿林，落叶林北方针 叶林，稀树草原，温带草原，寒漠和荒漠 • 沼泽和作物栽培地高
(2)生产效率 ◆理论生产效率(书中表10-2) 最大光合作用=最大太阳辐射紫外或红外辐射反射 =40.5 最大光合效率=最大光合作用非活性吸收-不稳定中间 产物=9% omiS和 Wilianm于1963年介绍的计算结果见表10-1 ◆实际生产效率 自然条件下:<3% 精心管理农业生态系统:6~8% 肥沃地区:1~2% 贫瘠地区:0.1% 全球平均:0.20.5%
（2）生产效率 w 理论生产效率（书中表10-2） – 最大光合作用=最大太阳辐射–紫外或红外辐射–反射 =40.5% – 最大光合效率=最大光合作用–非活性吸收–不稳定中间 产物=9%。 – Loomis和Wilianm于1963年介绍的计算结果见表10-1 w 实际生产效率 – 自然条件下：<3% – 精心管理农业生态系统：6~8% – 肥沃地区：1~2% – 贫瘠地区：0.1% – 全球平均：0.2~0.5%
表10-1根据总太阳能估算初级生产所消耗的能量(kj/m2d) 能量输入能量丢失|百分率 总太阳能 20900 100 及收 植物色素不能吸 11286 55.8 植物色素吸收 9729.6 44.2 植物表面反射 773.3 3.7 非活性吸收 919.6 4.4 八光合作用有效能 7586.7 36.1 碳水化合物中能量不稳定状态 6825.9 32.5 总生产率 760.8 3.6 呼吸作用 255 1.2 净生产力 505.8 2.4
表10-1 根据总太阳能估算初级生产所消耗的能量（kj/m2·d） 能量输入 能量丢失 百分率 总太阳能 20900 100 植物色素不能吸收 11286 -55.8 植物色素吸收 9729.6 44.2 植物表面反射 773.3 -3.7 非活性吸收 919.6 -4.4 光合作用有效能 7586.7 36.1 碳水化合物中能量不稳定状态 6825.9 -32.5 总生产率 760.8 3.6 呼吸作用 255 -1.2 净生产力 505.8 2.4
(3)限制因素 ◆陆地生态系统(见图10-1) 光、CO2、水和营养物质:基本生产资源 温度:影响光合作用的主要因素,过高或过低均影响效率 捕食:减少生物量 净生产量:反馈调节 水域生态系统 海洋水域系统 光:最重要的因子,见海洋初级生产力公式; 叶绿素:光合作用的基本要素 营养物质:N、P、Fe(Fe起着类似催化剂的作用) 淡水生态系统 营养物质: 光 ·食草动物的捕食:
（3）限制因素 w 陆地生态系统（见图10-1） – 光、CO2、水和营养物质：基本生产资源 – 温度：影响光合作用的主要因素，过高或过低均影响效率； – 捕食：减少生物量 – 净生产量：反馈调节 w 水域生态系统 – 海洋水域系统 • 光：最重要的因子，见海洋初级生产力公式； • 叶绿素：光合作用的基本要素 • 营养物质：N、P、Fe（Fe起着类似催化剂的作用） – 淡水生态系统 • 营养物质： • 光： • 食草动物的捕食：
美国生态学家 J H Ryther(1956提出的海洋初级生产力的 预测公式: R P=×C×3.7 k 式中:P一浮游植物的净初级生产力(g/m2d) R一相对光合率 k一光强度随水深而减弱的衰变系数; C一水中的叶绿素含量(g/m)
美国生态学家J.H.Ryther(1956)提出的海洋初级生产力的 预测公式： —水中的叶绿素含量（ 。 —光强度随水深而减弱的衰变系数； —相对光合率； 式中： —浮游植物的净初级生产力（ ） / ) / ; 3.7 3 2 C g m k R P g m d C k R P
图10-1初级生产量的限制因素图解 CO, 光 NP 光合作用 取食 R 生物量 O2+温度 G P H,O 营养
图10-1 初级生产量的限制因素图解
(4)测定方法 收获量测定法 定期收获植被,烘干至恒重,测定干物质的热量(J/m2a) 氧气测定法 初始瓶:净初级生产量 黑瓶:呼吸量 白瓶:总初级生产量 ·CO2测定法 黑罩或无光条件下:CO2的增加量(呼吸作用) 白罩:CO2的减少量(光合作用) ◆放射性标记物测定法 将lC以碳酸盐(1CO2-3)的形式放入含有浮游植物的水瓶中 培养,一定时间后测定放射活性,确定光合作用固定的碳量 ◆叶绿素测定法 对自然水过滤,用丙酮提取,分光光度计测定 新技术 彩色红外影象,辐射计,SPOT卫星等遥感器
（4）测定方法 w 收获量测定法 – 定期收获植被，烘干至恒重，测定干物质的热量（J/m2·a） w 氧气测定法 – 初始瓶：净初级生产量 – 黑 瓶：呼吸量 – 白 瓶：总初级生产量 w CO2测定法 – 黑罩或无光条件下：CO2的增加量（呼吸作用） – 白罩：CO 2的减少量（光合作用） w 放射性标记物测定法 – 将14C以碳酸盐（ 14C O2-3）的形式放入含有浮游植物的水瓶中 培养，一定时间后测定放射活性，确定光合作用固定的碳量。 w 叶绿素测定法 – 对自然水过滤，用丙酮提取，分光光度计测定 w 新技术 – 彩色红外影象，辐射计，SPOT 卫星等遥感器
10.2生态系统中的次级生产 ·次级生产量的一般生产过程 ·次级生产量的测定 次级生产的生态效率
10.2 生态系统中的次级生产 • 次级生产量的一般生产过程 • 次级生产量的测定 • 次级生产的生态效率