《生态学》课程教学资源（PPT课件）生态系统生态学 EcosystemEcology（第12章 生态系统中的能量流动）

第十二章：生态系统中的能量流动·生态系统中的初级生产·生态系统中的次级生产·生态系统中的分解·生态系统中的能量流动·分解者和消费者在能流中的相对作用

• 生态系统中的初级生产 • 生态系统中的次级生产 • 生态系统中的分解 • 生态系统中的能量流动 • 分解者和消费者在能流中的相对作用 第十二章：生态系统中的能量流动

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（primaryproduction）植物所固定的太阳能或所制造的有机物质·净初级生产量（netprimaryproduction）·总初级生产量（grossprimaryproduction）GP=NP+RNP=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，单位是克于重/m2或J/m2

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） • 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

全球净初级生产力在沿地球纬度分布上有三个高峰，，第一高峰接近与赤道，第二高峰出现在北半球的中温带，，而最小的第三高峰出现在南半球的中温带。Coriolis effect:WindsintheNorthernHemispheredeflectedPolareasterliesto the right of their60°Ndirection of travelWesterlies30°NNortheast trade winds0°(equator)Southeasttradewinds30°SWesterliesCoriolis effect:60°SWinds in the SouthernHemispheredeflectedtoPolareasterliestheleft

全球净初级生产力在沿地球纬度分布上有三个高峰，第一高 峰接近与赤道，第二高峰出现在北半球的中温带，而最小的第三 高峰出现在南半球的中温带

2.地球上初级生产力的分布TerrestrialSwamp and marshTropical forestTemperate forestBoreal forestSavannaCultivatedlandShrublandTemperate grasslandTundra and alpineDesertscrubAquaticAigalbedsandreefsEstuariesLakes andstreamsContinentalshelflOpen ocean5001,00001,5002,0002,500Net primary production (g per m2 per yr)

2.地球上初级生产力的分布

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%(单位1015g)表12-1生物圈主要生态系统的年和季节净初级生产力陆地的海洋的季节的V-VI 月10.915.7VII-I月13.018.012.311.5X-XII月11.211.3I-III月生物地理的贫营养的热带雨林11.017.827.41. 5中营养的落叶阔叶林3.19. 1富营养的针阔混交林1.03.1常绿针叶林大型水生植物1. 4落叶针叶林稀树草原16.82. 4多年生草地1.0阔叶灌木苔原0.8荒漠0.58.0栽培田总计48.556.4

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%。 表 12-1 生物圈主要生态系统的年和季节净初级生产力 (单位 1015 g) 海洋的 陆地的 季节的 V-VI 月 10.9 15.7 VII-I 月 13.0 18.0 X-XII月 12.3 11.5 I-III 月 11.3 11.2 生物地理的 贫营养的 11.0 热带雨林 17.8 中营养的 27.4 落叶阔叶林 1.5 富营养的 9.1 针阔混交林 3.1 大型水生植物 1.0 常绿针叶林 3.1 落叶针叶林 1.4 稀树草原 16.8 多年生草地 2.4 阔叶灌木 1.0 苔原 0.8 荒漠 0.5 栽培田 8.0 总计 48.5 56.4

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。A如森林，一般乔木层最高，灌木层次之，草被层更低，而地下部分反映了同样情况。B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

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。 A 如森林，一般乔木层最高，灌木层次之，草被层更低， 而地下部分反映了同样情况。 B 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

3，初级生产的生产效率对初级生产的生产效率的估计，可以一个最适条件下的光合效率为例(表12一2)，如在热带一个无云的白天，或温带仲夏的一天，太阳辐射的最大输入量可达2.9×I07/（m。d)。扣除55%属紫外和红外辐射的能量，再减去一部分被反射的能量，真正能为光合作用所利用的就只占辐射能的40.5%，再除去非活性吸收（不足以引起光合作用机制中电子的传递)和不稳定的中间产物，能形成糖的约为2.7X10。」/(m。·d)，相当于120g／(m2d)的有机物质，这是最大光合效率的估计值，约占总辐射能的9%。但实际测定的最大光合效率的值只有54g／(m。·d)，接近理论值的1／2，大多数生态系统的净初级生产量的实测值都远远较此为低。由此可见，净初级生产力不是受光合作用固有的转化光能的能力所限制，而是受其他生态因素所限制

3 . 初级生产的生产效率 对初级生产的生产效率的估计.可以一个最适条件下的光合 效率为例(表12—2)，如在热带一个无云的白天，或温带仲 夏的一天，太阳辐射的最大输入量可达2.9×lO7J／(m。 •d)。扣除55％属紫外和红外辐射的能量，再减去一部分 被反射的能量，真正能为光合作用所利用的就只占辐射能 的40.5％，再除去非活性吸收(不足以引起光合作用机制中 电子的传递)和不稳定的中间产物，能形成糖的约为 2.7×10。J／(m。•d)，相当于120 g／(m2•d)的有机物质， 这是最大光合效率的估计值，约占总辐射能的9％。但实 际测定的最大光合效率的值只有54 g／(m。•d)，接近理论 值的1／2，大多数生态系统的净初级生产量的实测值都远 远较此为低。由此可见，净初级生产力不是受光合作用固 有的转化光能的能力所限制，而是受其他生态因素所限制

4.初级生产量的限制因素(1)陆地生态系统光CO,光合作用取食生物量02+温度GPH,O营养光、CO、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·淡水生态系统营养物质、光和食草动物的捕食

4.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 营养物质、光和食草动物的捕食

5.初级生产量的测定方法（1）收获量测定法（2）氧气测定法（3）CO,测定法（4）放射性标记物测定法（5）叶绿素测定法

5.初级生产量的测定方法 （1）收获量测定法 （2）氧气测定法 （3）CO2测定法 （4）放射性标记物测定法 （5）叶绿素测定法