农业生态系统能量流

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1、第三章农业生态系统的能量流[教学目的]掌握生态系统中能量流路径、功能等有关概念，掌握提高农业生态系统能量转化效率的途径和方法。[教学重点]能源的类型及其功能地位。生态系统能量流动的主要路径，能量在生态系统中传递的损耗途径，生态系统能量转化效率、生态金字塔等的基本概念，食物链加环原理及应用。生态系统中初级生产、次级生产的概念及关系。提高生态系统初、次级生产力的基本途径。人工辅助能在生态系统中的作用。[教学难点]生态学效率、农业生态系统营养结构的优化设计、能流模型的设计。[教学方法]课堂教学，以能流路径为主线，分析生态系统的功能行为。[教学内容]第三章农业生态系

2、统的能量流§1热力学定律§2食物链、食物网§3生态系统的能流分析§4农业生态系统的能流§5农业生态系统的能流分析§1热力学定律及应用一、热力学第一定律（能量守恒定律）△U（系统内能变化）=Q（吸热）-W（对外作功）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。应用：制定生态系统能量收支平衡表二、热力学第二定律1.能量的转换不可能达到百分之百有效。2.自由能的提高不可能是一个自发过程。应用：提高能量的转化效率三、熵(entropy)1.熵(entropy):系统热量除以温度后得到的商。△S=△Q/T熵

3、是系统无序性的量度。2.热力学第二定律（1）在一个内能不变的封闭系统中，任何自发过程均朝着熵值增加的方向进行。（2）开放系统从一个平衡状态到另一个平衡状态的任何过程，均使系统与环境熵值之和增加。四、耗散结构理论1.耗散结构(dissipativestructure)：开放系统在远离平衡态的非平衡状态下，系统可能出现的一种稳定的有序结构。(Prigogine)2.耗散结构理论：一个远离平衡态的开放系统，通过与外界进行物质与能量的不断交换，就能克服混乱状态，维持稳定状态，并且不断提高系统的有序性，使系统的熵减少。3.有机体和生态系统都是远离平衡态的开放系统，存在

4、一种连续而有效的能量转换，因而都属于耗散结构。光合与同化：引入负熵，保持有序状态呼吸与作功：排除正熵，排除无序§2食物链一、食物链（foodchain）和营养级（trophiclevel）：1.食物链（foodchain）：生态系统成员间，通过食物营养关系彼此联系起来的序列。2.营养级（trophiclevel）：食物链上的每一个食性级。以符号T来表示，T1表示第一营养级，T2表示第二营养级，T3……Tn余此类推。一般为4~5级。食物链是生态系统内生物与生物之间相互联系的一种主要形式，是物质循环和能量流动的主要路径。二、食物链的种类按性质不同分为四类：（1）

5、捕食食物链（又称草牧食物链gazingfoodchain）：是由植物到草食动物，再到肉食动物，直接消耗活有机体或其部分的食物链。在陆地上起始于绿色植物，在水中起始于浮游植物。如：水稻——稻飞虱——青蛙——蛇——老鹰——人（2）腐生食物链（又称残渣食物链detritusfoodchain）：由多种微生物构成，是以死有机体为营养源，通过腐烂、分解，将有机物还原为无机物质的食物。如：秸杆（畜粪）——食用菌垃圾——蚯蚓（蜗牛）（3）寄生食物链（parasitefoodchain）：以寄生的方式取食活着生物有机体。食物链成员有自大到小的趋势。如：大豆——菟丝子马——蛔

6、虫——原生动物红铃虫——金小蜂（4）混合食物链：构成食物链的各营养级中，既有活食生物成员，也有腐食生物成员。如：稻草——牛——蚯蚓——鸡——猪——鱼return三、生态系统中食物链的基本特点1.在同一个食物链中，常包含有食性和其它生活习性极不相同的多种生物。一条食物链中包含的多种生物，可以使光合产物得到充分利用（分级利用光合产物），在有限的空间中养活众多生物。2.在同一生态系统中，可能有多条食物链，它们长短不一，营养级数目不等。如一个鱼塘生态系统中：藻类水草——草鱼绿藻——甲壳动物——花鲢浮游植物——浮游动物——虾——噘鱼自然生态系统中，食物链营养级的数目是

7、有限的3.不同生态系统中各类食物链所占比重不同。(1)森林生态系统：腐生食物链比重最大，约占系统中生产者所生产的有机物质的90%以上。(2)草原生态系统（牧场）：腐生食物链约占70%左右。(3)农田生态系统：植物生产的有机质大部分作为产品，留给腐生食物链的仅占净初级生产的20~30%。如果不通过粪肥、秸杆还田等途径向系统补充有机质，则系统中腐生食物链上的生物群落将会因为缺少食物能而衰退，引起土壤肥力的下降。4．在任何一生态系统，各类食物链有协同作用。三、食物网食物网（foodweb)：在生态系统中，各种食物链交错起来构成的网状结构。食物网本质上是生态系统中有

8、机体之间一系列反复的吃与被吃的相互关系。营养结构：以