第6章 生态系统中的能量流动
第一节 能量流动的基本原理
1. 生态系统的能源
按照其来源途径可分为两大类型：
1) 太阳辐射能：是生态系统中能量的最主要来源。
荷兰和阿根廷谁厉害2) 辅助能：除太阳辐射能以外，其他进入系统的任何形式的能量。
辅助能可分为：
-自然辅助能：如潮汐作用、风力作用、降水和蒸发作用。
-人工辅助能：如施肥、灌溉等。包括生物辅助能和工业辅助能。
2. 生态系统的能量流动规律
生态系统是一个热力学系统。其能量的传递、转换遵循热力学的两条定律：
1) 第一定律：
即能量守恒定律。能量可由一种形式转化为其他形式，能量既不能消灭，又不能凭空产生。
第一定律：A = B + C
2) 第二定律：
即熵律。任何形式的能转化到另一种形式能的自发转换中，不可能100％被利用，总有一些能量以热的形式被耗散出去，使系统的熵值和无序性增加。
第二定律：C < A
生态系统中能流特点：
1) 能流在生态系统中是变化着的；
2) 生态系统的能流是单向的和不可逆的；
3) 能量在生态系统内流动的过程，就是能量不断递减的过程；
4) 能量在流动过程中，质量逐渐提高。
第二节 能量流动的渠道
1. 食物链
概念：植物所固定的能量通过一系列的取食和被取食关系在生态系统中传递，各种生物按其食物关系排列的链状顺序称为~。
食物链的类型：
草原上：青草-野兔-狐狸-狼 ；
湖泊中：藻类-甲壳类-小鱼-大鱼。
2) 腐食食物链：又称碎屑食物链。以死亡的有机体（植物或动物）及其排泄物为营养源，通过腐烂、分解，将有机物质还原成无机物质。如：植物残体-蚯蚓-线虫类-节肢动物。
3) 寄生食物链：以活的动、植物有机体为营养源，以寄生方式生存的食物链。一般以较大动物开始再到较小生物，个体数量也有由少到多的趋势。如：哺乳动物-跳蚤-原生动物-细菌-病毒。
4) 混合食物链：构成食物链的各链节中，既有活食性生物成员，又有腐食性生物成员。如：稻草养牛-牛粪养蚯蚓-蚯蚓养鸡-鸡粪养猪-猪粪养鱼。
2. 营养级
概念：是指处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。
尼坤爱宋茜第一营养级：生产者，即所有的自养生物。
第二营养级：草食动物，即以生产者(主要是绿植物)为食的动物。
第三营养级：以草食动物为食的肉食动物。
以此类推，还可以有第四、第五营养级等。
3. 食物网
概念：在生态系统中，食物链之间彼此交错连结，形成一个网状结构，称作~。
食物网的生态学意义
1) 食物网是自然界普遍存在的，它使生态系统中的各种生物成分之间产生直接或间接的联系。
2) 食物网中生物种类多、成分复杂，食物网的组成和结构往往具有多样性和复杂性，这对增加生态系统稳定性和持续性具有重要意义。
3) 食物网本质上是生态系统中有机体之间一系列反复地吃与被吃的相互关系，它不仅维持着生态系统的相对平衡，而且是推动生物进化、促进自然界不断发展演变的强大动力。
第三节 能量流动过程
1. 恶魔王子能量流动途径
1) 个体水平的能流过程
2) 食物链水平上的能量流动
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3) 生态系统水平的能量流动
2. 生态效率
生态效率：是指各种能流参数中的任何一个参数在营养级之间或营养级内部的比值关系。
1) 常用的几个能量参数：
摄取量(I)：表示一个生物(生产者、消费者或腐食者)所摄取的能量。对植物来说，I代表被光合作用素所吸收的太阳能。
同化量(A)：表示在动物消化道内被吸收的能量。对植物来说是指在光合作用中所固定的太阳能，即总初级生产量(GP)。
呼吸量(R)：指在新陈代谢和各种活动中所消耗的全部能量。
生产量(P)：代表呼吸消耗后所净剩的能量值，它以有机物质的形式累积在生态系统中。对植物来说，它是指净初级生产量(NP)；对动物来说，它是同化量扣除维持呼吸消耗后所剩余的能量，即P=A-R。
2) 营养级位之内的生态效率
同化效率：同化量与摄食量之比。即植物吸收的日光能中被光合作用所固定的能量比例，或动物摄取的能量中被同化了的能量比例。
容祖儿和何韵诗生长效率：净生产量与同化量之比，用NPn/An表示。
3) 营养级位之间的生态效率
利用效率（消费效率）：某营养级摄入量与前一营养级净生产量之比，用In+1/NPn表示。
摄食效率（林德曼效率）：某营养级摄食量与前一营养级摄食量之比，用In+1/In表示。
林德曼效率相当于同化效率、生长效率与消费效率的乘积。
林德曼定律（1/10定律）：
在生态系统中，能量沿营养级移动时会逐级减少，后一营养级的能量大约相当于前一营养级能量的1/10左右。
4) 在生态系统中，各营养级的能量为什么是逐级减少的?
-各营养级的消费者不可能百分之百地利用前一营养级的生物量，总有一部分会自然死亡和被分解者利用；（生态冗余）
-各营养级的同化率也不是百分之百的，总有一部分变成排泄物而留于环境中，被分解生物所利用；
-各营养级生物要维持自身的生命，总要消耗一部分能量，这部分能量变成热能而耗散掉。
3. 生态金字塔
定义：能量每经过一个营养级时被净同化的部分大大低于前一营养级，当营养级由低到高，其生物个体数目、生物量和所含能量就呈塔形分布。
1) 生态金字塔的基本类型：
a) 数量金字塔：描述的是某一时刻生态系统中各营养级的个体数量。
b) 生物量金字塔：描述的是某一时刻生态系统中各营养级生物的质量关系。
c) 能量金字塔：描述的是一段时间内生态系统中各营养级所同化的能量。
2) 不同类型金字塔的比较：
a) 数量金字塔过分突出小生物体的重要性；
b) 生物量金字塔过分突出大生物体的重要性；
c) 能量金字塔表达营养结构最全面，能确切表达食物通过食物链的效率；
d) 数量金字塔和生物量金字塔在某些生态系统中可以呈倒金字塔形(如树与昆虫、浮游生物与水生动物)，但能量金字塔永远是正塔形。
第四节 能流模型（自学）
第五节 能流与生态系统生产力
1. 生物生产的有关概念
1) 生物生产：生态系统不断运转，生物有机体在能量代谢过程中，将能量、物质重新组合，形成新的生物产品（糖类、脂肪和蛋白质等）的过程，称为~。
2) 生产量：在单位时间内，单位面积上生物生产所积累的有机物质数量。（它是时间上积累的概念）
3) 生物量: 在某一特定时刻调查时，生态系统单位面积内所积存的有机物质。通常用鲜重(g/m2) 、干重(g/m2)或热值(J/m2)来表示。（它是一种现存量）
2. 初级生产
1) 初级生产的有关概念
初级生产：指绿植物通过光合作用将太阳辐射能以有机物质的形式贮存起来的过程。（也叫第一性生产或植物性生产）
初级生产力：即初级生产速率，指在单位时间、单位面积内初级生产者生产的干物质或积累的能量。其单位为：g/(m2·d), t/(hm2·d)或J/(m2·a)。
总初级生产力西安旅游景点介绍：指单位面积和时间内，绿植物通过光合作用产生的全部有机物同化量，即光合总量。
净初级生产力：指单位面积和时间内总初级生产力减去植物呼吸消耗量所剩下的数量。
NPP、GPP、R（呼吸量）之间的关系：
GPP=NPP+R
NPP=GPP-R
2) 初级生产力的限制因素
初级生产力是由光、CO2、水、营养物质、氧和温度六个因素决定的。
A. 陆地生态系统
a) 辐射强度和日照时间：光强升高，光照时间长，可提高产量。
b) 光合途径：光合作用途径的不同，直接影响初级生产力的高低。C4植物光合效率高于C3植物。
c) 水：光合作用的原料，缺水显著抑制光合速率。
d) 温度：温度升高，总光合速率升高。
e) 营养元素：N、P、K等大量元素和微量元素。
f) 二氧化碳
B. 水域生态系统：
a) 光：P=R*C*3.7/k
P：浮游植物的净初级生产力；
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。
b) 营养物质：主要是N和P。由于缺乏营养物质，海洋生产力偏低。肥沃土壤可含0.5%的氮，富饶的海水含氮量仅为其0.1‰。
c) 食草动物的捕食
3) 地球上初级生产力的分布
陆地上的初级生产量分布趋势：按照热带雨林、亚热带常绿林、落叶林、北方针叶林、稀树草原、温带草原、寒漠和荒漠依次减少。
陆地各生态系统的净初级生产力分4个级别：
2000-3000 g/(m2.a)：高标准的生产力。1000-2000 g/(m2.a)：是陆地适宜气候下净初级生产力的标准值。250-1000g/(m2.a)。0-250g/(m2.a)。
3. 次级生产
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