《环境生态学第七讲》PPT课件

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1、一、能量流动的基本原理热力学第一定律——能量守恒定律能量可以在不同介质中传递，也可以在不同形式间转换，但在所有这些过程中能量保持恒定，既不能创生，也不会消灭。热力学第二定律——能量效率和能流方向定律自然界的所有自发过程，能量的传替均有一定方向，而且任何的能量转换，其效率不可能达到100%。第六章生态系统的能量流动在生态系统中，能量的转换服从热力学第二定律；生态系统中的能量流是单向流能量在生态系统中流动的过程是能量不断递减的过程。能量在生产者、消费者和分解者之间流动和传替时，一部分能量通过呼吸作用变为热而消散掉，其余能量用于作功、合成新的生物组织或以物质的化学潜能

2、储存起来；食物链的环节和营养级数一般不会多于5-6个；能量金字塔必呈尖塔形。能量在流动中，质量逐渐提高能量流动速率不同二、生态效率摄取量：表示一个生物所摄取的能量同化量：表示动物消化道内被吸收的能量呼吸量：指生物在呼吸等新陈代谢和各种活动中所消耗的全部能量生产量：生物呼吸消耗后所净剩的同化能值1942年Lindeman对明尼苏达州的CedarBog湖进行的能流分析（J/(cm2.a)见书102页，图6-4.太阳能497693.3—》总初级生产量464.7---》草食动物62.8----》肉食动物12.6生态效率：又称lindeman效率，它是指n营养阶层取食、吸

3、收量与n+1营养阶层取食、吸收量之比值。它相当于同化效率、生长效率和消费效率的乘积。即是指生物生产的量（积累的有机物或能量）与为此所消耗的量的比值，一般都用百分比表示。各营养层次间能量转化效率平均为10％，这就是生态学中的所谓“十分之一定律”，也叫“林德曼效率”。事实上，各类生态系统的能量转化效率有很大差别，就消费者层次而言，变化范围就在4.5-20%间。陆地生态系统的转化效率通常要高于水域生态系统。3.森林生态系统的能流分析（HubbardBrook森林）1959年Odum把生态系统的能量流动概括为一个普适的模型营养级之间的转化效率大致是5%-30%之间；植物

4、到植食动物的转化效率约是10%；植食动物到肉食动物的转化效率约是15%。三、生态系统的生物生产生物物质生产力是生态系统中最基本特征，它标志着生态系统中能量转化和物质循环效率的高低，是生态系统功能的体现。初级生产(primaryproduction)（植物性生产）：生产者把太阳能转变为化学能(生物能）的过程。次级生产（secondaryproduction）（动物性生产）：是指异养生物的生产，也就是生态系统消费者、分解者利用初级生产量进行的同化、生长发育、繁殖后代的过程。（一）初级生产力指植物通过光合作用，利用太阳能将无机物转变为有机物的量。总初级生产量：（gro

5、ssprimaryproductionGP）单位面积、单位时间内，通过光合作用固定太阳能的量GP=NP+R净初级生产量：（netprimaryproductionNP）等于总初级生产量减去呼吸消耗的能量(R)NP=GP-R生产量（production)：单位时间单位面积内的生产者积累的能量或生产的干物质量。单位为干重g/(m2.a)或J/(m2.a)。生物量(biomass)：在某一定时刻调查时单位面积上积存的有机物质。单位为干重g/m2或J/m2。（一）初级生产力地球生物圈主要生态系统的初级生产力初级生产量的限制因素1、陆地生态系统:影响因素光、CO2、水和营

6、养物质等生产量与温度的关系生产量与雨量的关系（Salaetal.1988）生产量与蒸散量（AET）的关系(Rosenzweig,1968)生产量与土壤肥力的关系Tundra苔原DatafromShaverandChapin1986DatafromBromanetal.19932.水域生态系统：影响因素光水中的叶绿素含量营养物质：N、P、Fe捕食预测海洋初级生产力的公式P=R/k×C×3.7P—浮游植物的净初级生产力,g/(m2.d)R—相对光合率k—光强度随水深度而减弱的衰变系数C—水中的叶绿素含量，g/m3藻类生物量与磷浓度的关系（DillonandRigle

7、r,1974)初级生产量与藻类生物量的关系（Smith,1979)营养的增加对浮游植物生物量的影响（FindlayandKasian,1987)全球海洋初级生产量的分布（F.A.O,1972)海水上涌、seabird放牧可补偿性地增加初级生产量（McNaughton,1976)GrazingintensityandprimaryproductionofSerengetigrassland（McNaughton,1985)初级生产量的测定方法1.直接收割法：通过收割、称量绿色植物的实际生物量来计算初级生产力。2.氧气测定法（黑白瓶法、昼夜氧曲线法）：多用于水生生态

8、系统3.CO2测定法：红