10生态系统中的能量流动 令生态系统中的初级生产 令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折 令生态系统能流模型 今生态系统中的信息及其传递
10 生态系统中的能量流动 ❖ 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 ❖ 生态系统能流模型 ❖ 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)。 ◆总初级生产量一净初级生产量+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%a(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 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/m2·a）或（g/ m2·a ） 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：115×109 t/a（陆地）+55 × 109 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 Loomis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:02~0.5%
（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%。 – Loomis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：0.2~0.5%
表10-1根据总太阳能估算初级生产所消耗的能量(kjm2d) 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 人光合作用有效能 7586.7 36.1 碳水化合物中能量不稳定状态 68259 32.5 总生产率 760.8 3.6 呼吸作用 255 12 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 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：
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×37 28式中:P一浮游植物的净初级生产力(g1/m2:d 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/m3)
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 cO2 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/m2·a) 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C以碳酸盐(14CO23)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 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） 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：CO 2的减少量（光合作用） 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。 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
102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