生态学能量流动市公开课一等奖省赛课获奖课件

12生态系统中能量流动生态系统初级生产生态系统次级生产生态系统物质分解生态系统能量流动生态学能量流动第1页12.1生态系统中初级生产初级生产基本概念地球上初级生产力分布初级生产生产效率初级生产量限制原因初级生产量测定方法生态学能量流动第2页初级生产基本概念生产过程：生产者经过光合作用合成复杂有机物质，使植物生物量(包含个体数量和生长)增加消费者摄食植物已经制造好有机物质(包含直接取食植物和间接取食食草动物和食肉动物)，经过消化、吸收在合成为本身所需有机物质，增加动物生产量初级生产：自养生物生产过程，其提供生产力为初级生产力次级生产：异养生物再生产过程，提供生产力为次级生产力生态学能量流动第3页初级生产基本概念初级生产量(primaryproduction)：绿色植物经过光合作用合成有机物质数量称为初级生产量，也称第一性生产量净初级生产量(netprimaryproduction)：初级生产过程植物固定能量一部分被植物自己呼吸消耗掉，剩下可用于植物生长和生殖，这部分生产量成为淨初級生产量(NP)总初级生产量(grossprimaryproduction)：初级生产过程植物固定能量总量GP=NP+R生态学能量流动第4页初级生产基本概念初级生产力：植物群落在一定空间一定时间内所生产有机物质积累数量

生物量(biomass)：是指某一时刻单位面积上积存有机物质量。以鲜重或干重表示现存量：是指绿色植物初级生产量被植食动物取食及枯枝落叶掉落后所剩下存活部分SC=GP-R-H-D生态学能量流动第5页地球上初级生产力分布不一样生态系统类型初级生产力不一样陆地比水域初级生产力总量大陆地上初级生产力有随纬度增加逐步降低趋势海洋中初级生产力由河口湾向大陆架和大洋区逐步降低生态系统初级生产力随群落演替而改变水体和陆地生态系统生产力有垂直改变初级生产力随季节改变生态学能量流动第6页初级生产力分布生产力极低区域：1000kcal/m2.a或者更少，如大部分海洋和荒漠。中等生产力区域：1000-10000kcal/m2.a，如草地、沿海区域、深湖和一些农田。高生产力区域：10000-0kcal/m2.a或者更多，如大部分湿地生态系统、河口湾、泉水、珊瑚礁、热带雨林和精耕细作农田、冲积平原上植物群落等。生态学能量流动第7页初级生产量限制原因生态学能量流动第8页初级生产量测定方法收获量测定法氧气测定法二氧化碳测定法放射性标识物测定法叶绿素测定法生态学能量流动第9页收获量测定法陆生定时收获植被，烘干至恒重以每年每平方米干物质重量表示以其生物量产出测定，但位于地下生物量，难以测定地下部分能够占有40%至85%总生产量，所以不能省略生态学能量流动第10页氧气测定法经过氧气改变量测定总初级生产量1927年T.Garder,H.H.Gran用于测定海洋生态系统生产量从一定深度取自养生物水样，分装在体积为125-300ml白瓶(透光)、黑瓶(不透光)和对照瓶中对照瓶测定初始溶氧量IB黑白瓶放置在取水样深度，间隔一定时间取出，用化学滴定测定黑白瓶含氧量DB、LB计算呼吸量(IB-DB)，净生产量(LB-IB)，总生产量(LB-DB)生态学能量流动第11页二氧化碳测定法用塑料罩将生物一部分套住测定进入和抽出空气中CO2透明罩：测定净初级生产量暗罩：测定呼吸量生态学能量流动第12页放射性标识物测定法用放射性14C測定其吸收量，即光合作用固定碳量放射性14C以碳酸盐形式提供，放入含有自然水体浮游植物样瓶中，沉入水中经过一定时间，滤出浮游植物，干燥后在计数器测定放射活性，然后计算：14CO2/CO2=14C6H12O6/C6H12O6确定光合作用固定碳量需用“暗呼吸”作校正生态学能量流动第13页叶绿素测定法植物定时取样丙酮提取叶绿素分光光度计测定叶绿素浓度每单位叶绿素光合作用是一定，经过测定叶绿素含量计算取样面积初级生产量生态学能量流动第14页12.2生态系统中次级生产次级生产过程次级生产量测定次级生产生态效率生态学能量流动第15页次级生产量生产过程生态学能量流动第16页未捕捉(876.1g)猎物种群生产量(886.4g)被捕捉(10.3g)被吃下(7.93g)I未吃下(2.37g)未同化(0.63g)同化(7.3g)A净次级生产(2.7g)P呼吸(4.6g)R次级生产量生态学能量流动第17页能量收支C=A+FUC：动物从外界摄食能量A：被同化能量FU：排泄物A=P+RP：净次级生产量R：呼吸能量生态学能量流动第18页次级生产量测定用同化量和呼吸量预计生产量(用摄食量扣除粪尿量预计同化量)：

P=A-R=(C-FU)-RC：动物从外界摄食能量，A：被同化能量，FU：排泄物，R：呼吸量用个体生长和繁殖后代生物量表示净生产量:P=Pg+PrPr：生殖后代生产量，Pg：个体增重生态学能量流动第19页次级生产生态效率消费效率同化效率生长期有效率生态学能量流动第20页次级生产生态效率消费效率：食草动物对植物净生产量利用植物种群增加率高，世代短，更新快，被利用百分比高草本植物维管束少，能提供较多净初级生产量浮游动物利用净初级生产量百分比最高食肉动物对猎物消费效率研究较少脊椎动物捕食者50～100%，无脊椎动物捕食者25%生态学能量流动第21页次级生产生态效率同化效率草食、碎食动物同化效率低，肉食动物高生长期有效率肉食动物净生长率低于草食动物不一样动物类群有不一样生长期有效率生态学能量流动第22页林德曼效率生态学能量流动第23页12.3生态系统中分解分解过程性质分解者生物资源质量理化环境对分解影响生态学能量流动第24页分解过程性质概念：死有机物质逐步降解过程将有机物还原为无机物，释放能量意义：建立和维持全球生态系统动态平衡经过死亡物质分解，使营养物质再循环，给生产者提供营养物质维持大气中CO2浓度稳定和提升土壤有机质含量，为碎屑食物链以后各级生物生产食物改进土壤物理性状生态学能量流动第25页分解作用三个过程碎化：把尸体分解为颗粒状碎屑异化：有机物在酶作用下，进行生物化学分解从聚合体变成单体(如纤维素降解为葡萄糖)进而成为矿物成份(如葡萄糖降为CO2和H2O)淋溶：可溶性物质被水淋洗出，完全是物理过程

生态学能量流动第26页影响分解过程原因分解者生物资源质量理化性质生态学能量流动第27页分解者生物微生物(细菌和真菌)动物类群陆地分解者水生系统生态学能量流动第28页分解者生物微生物(细菌和真菌)

主要利用可溶性物质，氨基酸和糖类分解产物作为食物而被吸收生态学能量流动第29页分解者生物动物类群陆地分解者动物主要是食碎屑无脊椎动物小型：100μm以下，不能碎裂枯枝落叶，属粘附类型中型：100μm-2mm，调整微生物种群大小和处理和加工大型动物粪便大型和巨型：2mm-20mm-,碎裂植物残叶和翻动土壤,对分解和土壤结构有显著影响生态学能量流动第30页分解者生物动物类群水生系统动物分解过程分为搜集、刮取、粉碎、取食或捕食等几个步骤碎裂者：以落入河流中树叶为食颗粒状有机物质搜集者：一类从沉积物中搜集；另一类从水体中滤食有机颗粒刮食者：其口器适应在石砾表面刮取藻类和死有机物以藻类为食食草性动物捕食动物：以其它物脊椎动物为食生态学能量流动第31页资源质量物理、化学性质影响分解速率物理性质：表面特征和机械结构化学性质：随其化学组成而不一样单糖分解快，一年失重99%>半纤维>纤维素>木质素C:N生态学能量流动第32页理化环境对分解影响水热条件温度高、湿度大地带，有机质分解速率高低温干燥地带，分解速率低分解速度随纬度增高而降低(热带雨林—温带森林—冻原)；生态学能量流动第33页理化环境对分解影响（续）分解生物相对作用无脊动物在地球上分布随纬度改变展现地带性改变规律低纬度热带地域起作用主要是大型土壤动物，其分解作用显著高于温带和寒带高纬度寒温带和冻原地域多为中、小型动物，它们对物质分解起作用很小生态学能量流动第34页分解速率和有机物积累与唯独生态学能量流动第35页分解指数K=I/XK：分解指数，I：死有机物年输入总量，X：系统中死有机物质现存量规律：热带雨林最高温带草地高于温带阔叶林冻原最低生态学能量流动第36页12.4生态系统中能量流动研究能流传递热力学定律食物链层次上能流分析生态系统层次上能流分析异养生态系统能流分析13.4.5分解者和消费者在能流中相对作用生态学能量流动第37页热力学定律热力学第一定律(能量守恒定律):能量既不能创生，也不会毁灭，只能按严格当量百分比由一个形式转变为另一个形式生态系统中能量转换和传递过程，都能够依据热力学第一定律进行定量计算，并列出平衡式和编制能量平衡表生态学能量流动第38页热力学定律热力学第二定律

(熵定律)在能量传递和转化过程中，除了一部分传递和作功外，总有一部分以热形式消散，使系统熵增加熵是系统无序性指标，是系统热量与温度之比若用熵概念表示热力学第二定律内能不变封闭系统中，其熵值只朝一个方向改变，常增不减开放系统一切过程使系统与环境熵值之和增加生态系统是一个开放系统，它不停地与环境进行能量交换。经过光协议化，引入负熵；经过呼吸，把正熵值转出系统。生态学能量流动第39页生态系统中能源太阳辐射能是生态系统中能量最主要起源红外线产生热效应，形成生物热环境紫外线能够消毒灭菌和促进维生素D生成可见光为植物光合作用提供能源辅助能辅助能分为自然辅助能(如如潮汐作用、风力作用、降水和蒸发作用)和人工辅助能(如施肥、浇灌等)辅助只能够促进辐射能转化对生态系统中光合产物形成、物质循环、生物生存和繁殖起着极大辅助作用生态学能量流动第40页生态系统中能量流动主要路径能量以日光形式进入生态系统，以植物物质形式贮存起来能量，沿着食物链和食物网流动经过生态系统，以动物、植物物质中化学潜能形式贮存在系统中，或作为产品输出，离开生态系统，或经消费者和分解者生物有机体呼吸释放热能自系统中丢失生态系统是开放系统，一些物质还可经过系统边界输入、输出系统。如动物迁移，水流携带，人为补充等生态学能量流动第41页能量是单向性和逐层降低生态系统能量流动是单一方向能量以光能状态进入生态系统后，就只能以热形式不停地逸散于环境中

从太阳辐射能到被生产者固定，再经植食动物，到肉食动物，能量是逐层递减过程各营养级消费者不能百分之百地利用前一营养级生物量各营养级同化作用也不是百分之百生物新陈代谢要消耗一部分能量生态学能量流动第42页食物链层次上能流分析生态学能量流动第43页PG=208.10PN=88.33A=33.68P=14.78A=3.83P=0.67A=0.21P=0.06A=50.60P=4.60IIIⅢⅣ分119.7718.903.160.1346.0025.0,输出4.86输入总/净生产呼吸效率0.4260.4400.1760.2860.091营养级总PNC=20.14R总＝187.96单位：kcal•m-2•yr-1生态系统层次上能流分析

银泉生态系统能流示意生态学能量流动第44页未吸收497228.6R=96.3R=18.8R=7.5未利用293.1未利用29.3未利用5.0单位：J•cm-2•a-199.9%总初级生产GP=464.70.1%食草动物H=62.8食肉动物C=12.6分解12.5分解2.1分解入射日光能497693.313.5%20.1%GedarB