《生态系统的能量流》PPT课件

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1、第四章生态系统的能量流Chapter4Energyflowintheagroecosystem主主要介绍生态系统能量流动的基本规律、初级生产的能量转化、次级生产的能量转化、辅助能，论述农业生产持续运转的基本过程。第一节能量流动的基本规律一、能量的基本概念、形态与度量能量（energy）物理学上指物质具有作功的能力。能是物质运动的量度。一般能分为两种形式：潜能和动能。潜能是静态能，是存在于物体内部的化学能量，具有作功的潜在能力，生态系统中有机物质的化学结合能是潜能的一种。动能与物体本身的质量、运动速度和相对位置有关，是物

2、理学上所主要讨论的能量形式。1、形态：日光能（Solarenergy)化学能(chemicalenergy)动能(Kineticenergy)热能(thermalenergy)2．度量：卡或千卡（生态学上）calory；焦耳（农业工程上）joule能量流动的基本规律二、生态系统的能量来源1.太阳能：占99%以上2.自然辅助能(naturalauxiliaryenergy)如地热能、潮汐能、核能等占<1%3.人工辅助能(artificialauxiliaryenergy)人畜力、燃料、电力、肥料、农药等农业生态景观与农业

3、生态系统的水平结构。二、生态系统的能量来源太阳辐射能:所有生态系统最主要能量来源（90%）自然辅助能地热能、潮汐、风力作用及降雨等辅助能工业辅助能：农药、化肥、农机、电力、燃料薄膜、设施人工辅助能生物辅助能：有机肥、生物燃料、种子、种苗、饲料、种畜、种禽能量流动的基本规律农业生态系统输入能流的类型能量流动的基本规律太阳辐射能生态系统的主要能量来源（99%）,其作用视波长（为0.15-4u)不同而异，其中：可见光（0.38-0.76u占50%)由七色光组成，除绿光外，都是光合作用的有效辐射，是农业生态系统最根本的能源。红

4、外线（>0.76u占43%）主要产生热效应，形成农业生态系统的自然热环境。紫外线（<0.38u占7%实际1%）主要产生消毒灭菌的生物学效应。表2-1我国各地区太阳总辐射量地区哈尔滨沈阳北京南京成都汉口拉萨贵阳广州呼和浩特西安银川兰州西宁乌鲁木齐纬度（N）45º42º40º32º31º30º30º27º23º41º34º38º36º37º44º全年（104J·cm-2）49.550.954.549.937.149.284.741.748.660.347.360.952.961.457.4（资料来源：全国气象统计资料）西北

5、地区处于高值范围，是一项优势资源能量流动的基本规律辅助能:指除太阳能外，对农业生态系统所补加的一切其它形式能量的总称。其占系统总输入能量的比例依农业生产水平而定，如我国目前约为30-60%。其作用主要有三：其一是维持部分农业生物的生命；其二是改善农业生物的生活环境；其三是改变各种生物间的比例关系。根据来源可将其分为自然辅助能人工辅助能能量流动的基本规律三、能量流动的基本规律1、热力学第一定律---能量守恒：进入农业生态系统的太阳能和辅助能，不会自行消灭，而是以严格的当量比例，由一种形式转换成另一种形式。ΔE=ΔQ+ΔW

6、。ΔE表示系统内能的变化，ΔQ表示系统吸热或放热，ΔW表示自身做功或系统对外做功。如作物光合作用过程中,每固定1克分子CO2大约要吸收209.3×104j的日光能，而光合产物中只有46.9×104J的能量以化学潜能的形式被固定下来，其余的162.4X104J的能量则以热量的形式消耗在固定一克分子CO2时所做的功中，在这个过程中，日光能分别被转化为化学潜能与热能形式，但总量仍是209.3X104J，既没被创造，也没有被消灭。能量流动的基本规律2、热力学第二定律-能量递减（衰变）定律自然界的所有自发过程都是能量从集中型转变

7、为分散型的衰变过程，而且是不可逆的，由于总有一些能量转变为不可利用的热能，所以能量的转化都不可能达到100%。热力学第二定律是描述能量传递方向和转换效率的规律。自由能是系统中可用于做功的那一部分能量,自由能做功后即衰变为不能利用的无用能，通常是分散的热能。由热力学第二定律可知，世界上一切有序的结构、格局都会自然地趋向于无序，要使系统维持有序状态，只有使系统获得更多的潜能以做功。能量流动的基本规律3、普里高津的耗散结构理论耗散结构指开放系统在远离平衡的非平衡状态下，系统可能出现的一种而、稳定的有序结构。普里高津的耗散结构

8、理论指出：一个远离平衡态的开放系统，可以通过与外界进行物质、能量的交换，克服无序状态，保持系统稳定，并提高系统的有序性.生态系统是一个具有耗散结构的开放系统，服从热力学第二定律。4、能量流动的特征1、能流是单向流动2、能流是能量不断递减的过程3、能量流动的途径和渠道是食物链(foodchain)和食物网(foodweb)能量流动的