农业生态学-第6章-能流ppt课件.ppt

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1、6.生态系统的能量流动6.1能量流动的基本原理6.2能量流动渠道6.3能量流动过程6.4能流模型及能流分析6.5能流与生态系统生产力6.1能量流动的基本原理6.1.1能量的概念、形式及转化6.1.2生态系统的能源6.1.3热力学第一定律6.1.4热力学第二定律6.1.5序、熵与耗散结构6.1.1能量的概念、形式及转化力学定义能量是：物体做功能力的量度。物体对外界作了功，物体的能量要减少；反过来，若外界对物体作了功，物体的能量就要增加。如某些动物搬运食物，则动物对外界作了功，体内的化学能减少。生态系统中各组分的存在、变化及其发展

2、，都与能量息息相关，遵循一定的能量变化规律。1.能量的概念2.能量的形式(1)辐射能：来自光源的光量子以波状运动形式传播的能量。(2)化学能：化合物中具有的能量，(3)机械能：运动着的物质所含有的能量。(4)电能：电子沿导体流动时产生的能量。(5)热能：同温度相联系的一个状态函数。动物登高势能热能动物呼吸热能植物呼吸动能动物运动光能动物发光动物放电电能声能动物发声生态系统中的能量形式及转换3.能量的形式及转化有机物化学能取食太阳辐射能有机物化学能光合作用有机物化学能动物取食太阳能辅助能自然辅助能人工辅助能生物辅助能工业辅助能6

3、.1.2生态系统的能源1.太阳能太阳能辅助能自然辅助能人工辅助能生物辅助能工业辅助能除太阳辐射能以外，其它进入系统的任何形式的能量。2.辅助能太阳能辅助能自然辅助能人工辅助能生物辅助能工业辅助能在自然过程中产生的除太阳辐射能以外的其它形式的能量，如沿海和河口湾的潮汐作用、风能、水势能、降水及蒸发作用等。3.自然辅助能辅助能太阳能辅助能自然辅助能人工辅助能生物辅助能工业辅助能人们在生产活动中地投入的各种形式的能量。主要是为了改善生产条件、加快产品流通、提高生产力，如农田耕作、灌溉、施肥、防治病虫害、农业生物的育种以及产品的收获、

4、贮藏、运输、加工等。4.人工辅助能太阳能辅助能自然辅助能人工辅助能生物辅助能工业辅助能来自生物有机体或社会有机物的能量。如人力、畜力的做功，有机肥、种子、种苗的化学潜能。5.生物辅助能太阳能辅助能自然辅助能人工辅助能生物辅助能工业辅助能来自工业生产中的各种形式的能量。包括石油、煤、天然气、电等形式直接投入的和化肥、农药、农膜、机械等等形式间接投入的能量。6.工业辅助能种子生态系统的能源能量既不能消失，也不能凭空产生，它只能以严格的当量比例，由一种形式转化为另一种形式。如果用△E表示系统内能的变化，△Q表示系统吸热或放热，△W表

5、示系统对外做功，则：△E=△Q+△W即：一个系统的任何状态变化，都伴随着吸热、放热和做功，而系统的总量并不增加或减少，它是守恒的。6.1.3热力学第一定律一片森林接受固定的太阳能是△Q；被动物、微生物消耗，人类砍伐的是△W；剩下的有机物能是△E。则：△E=△Q+△W。若消耗△W>固定△Q,△E为负，森林衰退若消耗△W=固定△Q,△E为零，森林稳定若消耗△W<固定△Q,△E为正，森林发展热力学第一定律（例一）一个动物摄食固定的有机物能是△Q；动物活动、消耗的是△W；剩下的有机物能是△E。则：△E=△Q+△W。若消耗△W>固定△Q

6、,△E为负，动物变瘦若消耗△W=固定△Q,△E为零，动物不长若消耗△W<固定△Q,△E为正，动物生长热力学第一定律（例二）自发过程不可逆；一种形式的能量不可能100%转变成另一种形式的能量；永动机不可能造成；自发过程是能量损耗的过程；能量在转换、流动过程中存在衰变、逸散现象，总有一部分能量要从浓缩的有效形态变为稀释的不能利用的形态；有机物变无机物是自发过程，其间伴随着能量的逸散。其逆过程是通过太阳能做功完成的。6.1.4.热力学第二定律在一切过程中，系统潜在做功的能，可分解为两部分：即有用能和热能。前者可继续做功，叫自由能，通

7、常占一小部分；后者无法再利用，而以低温热能形式散发于外围空间，往往占一大部分。△G=△H－T△S式中：G为自由能，即可对系统做功的有用能；H指系统热焓，即系统含有的潜能；S代表系统的熵；T是过程进行时的绝对温度。熵与焓植物叶片吸收的太阳能（A）植物叶片固定的太阳能（B）转化过程中产生的热能（C）热力学第一定律:A=B+C热力学第二定律:B

8、一切自发过程总是沿着熵增加的方向进行”。所谓耗散结构，是指在远离平衡状态下，系统可能出现的一种稳定的有序结构。通过与外界环境所进行的物质、能量的不断交换，就能克服混乱状态，维持稳定状态。6.1.5序、熵与耗散结构6.2能量流动渠道6.2.1食物链(foodchain)6.2