流动,并通过生产者、消费者、分解者之间的食物链开始传递,最终被分解为无机物,重新进入 为植物利用的再循环运动。这种生物与环境、生物与生物之间的能量传递和转换的过程,称为生 态系统的能量流动 能量传递与转换遵循热力学定律,即说明能量守恒的热力学第一定律和能量贬值的热力学第 二定律。热力学第一定律指出,能量不能被创造,也不能被消灭,在流动过程中可以从一种形式 转换成另一种形式,数量保持不变。热力学第二定律指出,在能量的传递和转化过程中,只有 部分可以继续传递和做功(有效能),另一部分必然会以热的形式消散,成为无效能,即任何 次能量转换都会使得系统的有效能减少,无效能增加,能量发生贬值 生态系统中的能量流动也服从热力学定律。这种能量流动的特点是能量流动的单向性和通过 各营养级的能量逐渐减少,即以食物形式存在的能量总是从低的营养级流向高的营养级,传递过 程中的有效能不断损失。这是因为:①各营养级生物总有一部分会未被食用而自然死亡,最终被 分解者所利用,不可能全部被下一营养级的生物完全利用:②各营养级的生物要维系自身的生命 活动,必须消耗一部分能量,这一部分最后以热能的形式消散到环境中;③各营养级不能完全吸 收利用上一营养级的能量,通过排泄损失能量 由此可见,生态系统食物链中的能量转换效率很低。绿色植物通过光和作用从太阳得到的能 量很少部分被吸收。全部照射到叶子表面的阳光只有约4%被有效利用,除了供植物本身生命活 动需要外,光合生物能为上一营养级提供的太阳能还不到1.2%。其它营养级的动物也是如此, 从植物过其它动物摄取的能量,能被上一级有效利用的约为10%。营养级越高,生物量越少,其 储存的能量越低,形成前述的生物金字塔。因此,食物链不可能太长,生态系统中的营养级最多 只有四、五级,很少超过六级。若某一营养级不足以向上一营养级提供足够的能量,食物链中断。 (二)生态系统中的物质循环 自然界中的物质由各种化学元素组成。这些物质在生态系统的各个组成部分之间不断进行着 循环。其中,碳、氢、氧、氮、磷、硫是自然界中的主要元素,也是构成生命有机体的主要物质。 它们在自然界的良性循环,保证了生态系统的稳定性 1.碳循环 碳是构成生物体和贮藏光能的主要元素,在自然界中以化 大气中CO2 碳水化合物、脂肪、蛋白质等有机体和CO、碳酸盐等无机体 的形式存在,并在大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和化石燃 料(石油、煤等)等环境因素中进行碳循环,如图1-1所示。 光合生物通过光合作用吸收大气中的CO2和0形成碳水化合 碳酸盐岩石 物,同时释放氧气。碳水化合物通过食物链逐级往高的营养 图1-1碳循环 级流动,并转换为不同的形式。同时,动物通过呼吸作用吸入O而放出CO2,生物残体被微生物流动，并通过生产者、消费者、分解者之间的食物链开始传递，最终被分解为无机物，重新进入 为植物利用的再循环运动。这种生物与环境、生物与生物之间的能量传递和转换的过程，称为生 态系统的能量流动。 能量传递与转换遵循热力学定律，即说明能量守恒的热力学第一定律和能量贬值的热力学第 二定律。热力学第一定律指出，能量不能被创造，也不能被消灭，在流动过程中可以从一种形式 转换成另一种形式，数量保持不变。热力学第二定律指出，在能量的传递和转化过程中，只有一 部分可以继续传递和做功（有效能），另一部分必然会以热的形式消散，成为无效能，即任何一 次能量转换都会使得系统的有效能减少，无效能增加，能量发生贬值。 生态系统中的能量流动也服从热力学定律。这种能量流动的特点是能量流动的单向性和通过 各营养级的能量逐渐减少，即以食物形式存在的能量总是从低的营养级流向高的营养级，传递过 程中的有效能不断损失。这是因为：①各营养级生物总有一部分会未被食用而自然死亡，最终被 分解者所利用，不可能全部被下一营养级的生物完全利用；②各营养级的生物要维系自身的生命 活动，必须消耗一部分能量，这一部分最后以热能的形式消散到环境中；③各营养级不能完全吸 收利用上一营养级的能量，通过排泄损失能量。 由此可见，生态系统食物链中的能量转换效率很低。绿色植物通过光和作用从太阳得到的能 量很少部分被吸收。全部照射到叶子表面的阳光只有约 4%被有效利用，除了供植物本身生命活 动需要外，光合生物能为上一营养级提供的太阳能还不到 1.29%。其它营养级的动物也是如此， 从植物过其它动物摄取的能量，能被上一级有效利用的约为 10%。营养级越高，生物量越少，其 储存的能量越低，形成前述的生物金字塔。因此，食物链不可能太长，生态系统中的营养级最多 只有四、五级，很少超过六级。若某一营养级不足以向上一营养级提供足够的能量，食物链中断。 （二）生态系统中的物质循环 自然界中的物质由各种化学元素组成。这些物质在生态系统的各个组成部分之间不断进行着 循环。其中，碳、氢、氧、氮、磷、硫是自然界中的主要元素，也是构成生命有机体的主要物质。 它们在自然界的良性循环，保证了生态系统的稳定性。 1. 碳循环 碳是构成生物体和贮藏光能的主要元素，在自然界中以 碳水化合物、脂肪、蛋白质等有机体和 CO2、碳酸盐等无机体 的形式存在，并在大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和化石燃 料(石油、煤等)等环境因素中进行碳循环，如图 1－1 所示。 光合生物通过光合作用吸收大气中的 CO2 和 H20 形成碳水化合 物，同时释放氧气。碳水化合物通过食物链逐级往高的营养 级流动，并转换为不同的形式。同时，动物通过呼吸作用吸入 O2 而放出 CO2，生物残体被微生物