生态学-第五章 生态系统中的能量流动

第二节 生态系统中的能量流动

一、生态系统的初级生产二、生态系统的次级生产

三、生态系统中的分解四、生态系统中的能量流动 五、生态系统中的信息流

一、生态系统中的初级生产1、初级生产的基本概念

初级生产量或第一性生产量(primary production) 植物所固定的太阳能或所制造的有机物质. 净初级生产量(net primary production):在初级生产过 程中，植物固定的能量有一部分被植物自己呼吸消耗掉，剩 下的用于植物生长和生殖，这部分生产量称为净初级生产量。 总初级生产量(gross primary production) GP = NP + R NP = GP – R 生产量:指单位时间单位面积上的有机物质生产量。 生物量：指在某一定时刻调查时单位面积上积存的有机物 质，单位是克(干重)/m2或J/m2。

T

2、初级生产力的分布

海洋净初级生产力的季节变动是中等程度的，而陆地生产 力的季节波动则明显的大，夏季比冬季平均高60%。40 35

海洋

陆地

净生产力/105g.a-1

30 25 20 15 10 5 0 一季度 二季度 三季度 四季度

生态系统的初级生产量，还随群落的演替而变化。 早期由于植物生物量很低，初级生产量不高。 一般森林在叶面积指数达到4时，净初级生产量最高

但当生态系统发育成熟或演替达到顶极时，虽然生物量接 近最大，系统由于保持在一动态平衡中，净生产量反而最小。

水体和陆地生态系统的生产量都有垂直变化。如森林，一般乔木层最高，灌木层次之，草被层更低。 水体也有类似的规律，不过水面由于阳光直射，生产量 不是最高，最高的是深数m左右，并随水的清晰度而变化。

2、初级生产的生产效率

3、初级生产量的限制因素(1)陆地生态系统

光、CO2、水和营养物质是初级生产量的基本资源，温度是影响 光合效率的主要因素，而食草动物的捕食减少光合作用生物量。

(2)水域生态系统 淡水生态系统富养化

N,P造成湖泊富养化的主要营养 物质。

蓝绿藻大量繁殖蓝绿藻无锡太湖区

海洋生态系统光：是限制海洋初级生产量的一个重要因子。1米深处，50%的光被吸收；20米深处，仅有5-10%的光。 浮游植物的净生产力 的计算公式：

R P C 3.7 k

其中：P为浮游植物的净初级生产力的表示；R为相对光合作用 率；k为每米深光的衰变系数；C为每立方米海水所含叶绿素的 克数。 营养物质：N、P为主要限制因子，但却分布在深水层中。肥沃的土壤可含5%的有机质和0.5%的N,可生长50kg/m2(干重);

富饶的海水只有0.00005%的N,只能维持不足5g /m2 (干重)的浮游植物的 生存。

4、初级生产量的测定方法

(1)、收

获量测定法 (2)、氧气测定法

(3)、二氧化碳测定法(4)、放射性标记物测定法 (5)、叶绿素测定法

(1)、收获量测定法 1)、陆生定期收获植被，烘干至恒重；

2)、以每年每平方米的干物质重量表示；3)、以其生物量的产出测定，但位于地下的生物量， 难以测定； 4)、地下的部分可以占有40%至85%的总生产量，因此 不能省略。

(2)、氧气测定法(黑白瓶法)

总光合量=净光合量+呼吸量

黑瓶 对照瓶 (呼吸作用) (消除误差)

放 置 于 水 白瓶 样 (净光合作用) 深 度 处

一定时间后，测各瓶的含氧量变化，求初级生产量

通过氧气变化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的水样，分装在体积为 125-300ml的白瓶(透光)、黑瓶(不透光)和对照瓶

中； 对照瓶测定初始的溶氧量IB; 黑白瓶放置在取水样的深度，间隔一定时间取

出，用化学滴定测定黑白瓶的的含氧量DB、LB; 计算呼吸量(IB-DB),净生产量(LB-IB),总生 产量(LB-DB)。

(3)、二氧化碳测定法

(1)用塑料罩将生物群落的一部分套住；(2)测定进入和抽出空气中的CO2; (3)透明罩：测定净初级生产量； (4)暗罩：测定呼吸量。

(4)、放射性标记物测定法

1)、用放射性14C測定其吸收量，即光合作用固定的碳量； 2)、放射性14C以碳酸盐的形式提供，放入含有自然水 体浮游植物的样瓶中，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：14CO /CO =14C H O /C H O 2 2 6 12 6 6 12 6

3)、确定光合作用固定的碳量； 4)、因为浮游植物在黑暗中也能吸收14C,需用“暗呼 吸”作校正。

(5)、叶绿素测定法 1)、植物定期取样；

2)、丙酮提取叶绿素；3)、分光光度计测定叶绿素浓度； 4)、每单位叶绿素的光合作用是一定的，通过测定叶 绿素的含量计算取样面积的初级生产量。

二、生态系统中的次级生产1、次级生产量的生产过程 次级生产量的一般生产过程可以概括于下面的图解中：

对一个动物种群来说，其能量收支情况可以用下列公式表示： C=A+FU 其中C代表动物从外界摄食的能量，A代表被同化能量，FU代表粪、尿能量。 A项又可分解如下： A=P+R 其中P代表净生产量，R代表呼吸能量。综合上述两式可以得到： P=C–FU–R

次级生产量

猎物种群生产量(886.4g)未捕获(876.1g)

被捕获(10.3g)

被吃下(7.93g)I

未吃下(2.37g)

同化(7.3g)A净次级生产(2.7g)P

未同化(0.63g)

呼吸(4.6g)R19

2、次级生产量的测定(1)、用同化量和呼吸量估计生产量(用摄食量扣除粪 尿量估计同化量): P=A-R=(C-FU)-R C:动物从外界摄食的能量，A:被同

化能量， FU:排泄物，R:呼吸量 (2)、用个体的生长和繁殖后代的生物量表示净生 产量:

P=Pg+PrPr:生殖后代的生产量， Pg:个体增重

3、次级生产的生态效率(1)、消费效率

1)、食草动物对植物净生产量的利用植物种群增长率高，世代短，更新快，被利用的百 分比高

草本植物支持组织少，能提供较多的净初级生产量浮游动物利用的净初级生产量比例最高 2)、食肉动物对猎物的消费效率研究较少

脊椎动物捕食者50~100%,无脊椎动物捕食者25%

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3fre.html