第十章 生态系统中的能量流动

生物量
45 kg／m2 30 kg／m2
生态系统
海水上涌区 沼泽
净初级生产力
1000 g／m2· a 3300 g／m2· a
温带草原
冻土带
500 g／m2· a
140 g／m2· a
1.5 kg／m2
0.6 kg／m2
河口
1000 ～ 2500 g ／ m2· a
第十章 生态系统中的能量流动
净初级生产
第十章 生态系统中的能量流动
分解过程的特点和速率，决定于 分解者的生物种类 待分解资源的质量 分解时的理化环境 三方面的组合决定分解过程每一阶段 的速率。
第十章 生态系统中的能量流动
分解特征的一个重要指标 ——分解指数： K=I / X 其中，k——分解指数 I——死有机物年输入总量 X——死有机物质总量（现存量）
分解过程是一个复杂过程，包括三个过
程 碎裂 异化 淋溶
第十章 生态系统中的能量流动

碎裂——由于物理的和生物的作用，把尸体分 解为颗粒状的碎屑
第十章 生态系统中的能量流动
分解过程是一个很复杂的过程，包括三
个过程 碎裂 异化 淋溶
第十章 生态系统中的能量流动

碎裂——由于物理的和生物的作用，把尸体分 解为颗粒状的碎屑 异化——有机物质在酶的作用下分解，从聚合 体变成单体，例如，由纤维素变成葡萄糖，进
④巨型土壤动物
不同地区分解者（各类动物）所起的主要作用是不同的
第十章 生态系统中的能量流动
低纬度热带地区起作用的主要是大型土壤 动物，其分解作用明显高于温带和寒带； 高纬度寒温带和冻原地区多为中、小型动 物，大型土壤动物对物质分解起的作用很小。
第十章 生态系统中的能量流动
分解过程的特点和速率，决定于 分解者的生物种类 待分解资源的质量 分解时的理化环境 三方面的组合决定分解过程每一阶段 的速率。
物理过程
第十章 生态系统中的能量流动
分解过程是一个很复杂的过程，包括三个过程
碎裂 异化 淋溶 分解过程中，这三个过程是交叉进行、相互影响 的。
第十章 生态系统中的能量流动
分解过程的速率，决定于 分解者的生物种类 待分解资源的质量 分解时的理化环境 三方面的组合决定了分解过程每一阶 段的速率。
第十章 生态系统中的能量流动
、温度和氧六个因素决定的。
第十章 生态系统中的能量流动
初级生产量的测定方法 （1）收获量测定法 （2） CO2测定法 （3）氧气测定法 （4）放射性标记物测定法 （5）叶绿素测定法
生物量实质上是净生产量的累积量
第十章 生态系统中的能量流动
dB/dt= GP-R-H-D
初级生产量的测定方法

适用对象：陆地生态系统 方法：收割法 (harvest method) ，即定期收割
第十章 生态系统中的能量流动

用连续收割的方法可以精确地测定森林 的净初级生产量，但这种工作很费力， 也非常困难，在实际操作中受到一定限 制。
第十章 生态系统中的能量流动
初级生产量的测定方法 （1）收获量测定法 （2） CO2测定法 （3）氧气测定法 （4）放射性标记物测定法 （5）叶绿素测定法
第十章 生态系统中的能量流动
待分解资源的质量 待分解资源的物理和化学性质影响着待分 解资源分解的速度。其中， 待分解资源中营养物质的浓度常成为分解 过程的限制因素。如，N
第十章 生态系统中的能量流动
微生物体内含N量高，其C∶N约为10∶1，即微生 物生物量每增加11g就需要有1gN的供应量。 但大多数待分解的植物组织其含N量比此值低得多
现存量(standing crop)：某一特定时刻调查 时，单位面积内所积存的有机质。 常用于种群和群落。也常用于生物体
的某些部分“如地上部分叶的现存量”等。
第十章 生态系统中的能量流动
对生态系统某营养级来说，总生产量不仅因自身 呼吸而消耗，也由于受更高营养级动物的取食和营养 级中某个个体（或某个器官）的死亡而减少，所以 dB/dt= GP-R-H-D
（1）生态系统中能量流动的起点是从什么地方开始的？
第十章 生态系统中的能量流动
(1）生态系统中能量流动的起点是从什么地方开始的？ ①从生产者固定太阳能开始的 所以，植物固定太阳能或制造有机物质的过程称 为初级生产(量)或第一性生产(量)。
第十章 生态系统中的能量流动
（1）生态系统中能量流动的起点能不能从动物开始? 为什么？ 不能。动物是靠消耗植物的初级生产物质（量） 来合成自身物质。 因此，动物和其他异养生物的生产（量）就称为 次级生产（量）或第二性生产（量）(secondary production)。
初级生产量(primary production)：绿色植物的生产量
次级生产量(seconddary production)：消费者的生产量
总初级生产量、净初级生产量 总次级生产量、净次级生产量
第十章 生态系统中的能量流动
生产力(productivity)：单位时间单位面积的生产量，
即，生产的速率。 初级生产力：单位时间单位面积生产者 所固定的全部太阳能
次级生产力：
总初级生产力：
净初级生产力：
第十章 生态系统中的能量流动
生物量(biomass)：某一特定时刻调查时，单位面 积内所积存的生活有机质。
生物量实际上是净生产量的累积量； 生产量和生物量是两个完全不同的概念；
一个或一个以上生物种，或群落中所有生物种的总个数或总干重
第十章 生态系统中的能量流动
量随纬度增加逐 渐降低。 由热带雨林 向常绿林、落叶
林、北方针叶林
、稀树草原、温 带草原、寒漠依
次减少。
地球上净初级生产力的分布
第十章 生态系统中的能量流动
生态系统初级生产量的限制因素 （影响因素）
第十章 生态系统中的能量流动

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 初级生产量由光、 CO2 、水、营养物质
第十章 生态系统中的能量流动
（2）能量流动的数量及作用 生态系统的生产者——绿色植物通过光合 作用，把太阳光能转化为化学能，储存在它们 制造的有机物中。生产者所固定的全部太阳能
，就是流经生态系统的总能量，也是一切生物
生命活动的动力，也是生态系统存在和发展的
动力。
第十章 生态系统中的能量流动

生产者所固定的全部太阳能（ 称为初级生产量）中，有一部 分是被植物自己的呼吸（R）
第十章 生态系统中的能量流动
分解过程
死有机物质的逐步降解，还原为无机物，释放能量 的过程。 无机元素从有机物中释放出来，称为矿化。
意义
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；
稳定和提高土壤有机质含量，为碎屑食物链各级生物提供食物；
改善土壤物理性状。
第十章 生态系统中的能量流动
消耗掉了，剩下的部分才以有
机物质的形式用于植物的生长
和生殖，所以剩下的部分称为
净初级生产量
第十章 生态系统中的能量流动
净初级生产量(net primary production, NP)，加上呼吸消耗 在内的全部生产量称为总初级生 产量(gross primary production,) 。这三者之间的关系是： GP=NP+R NP=GP-R
第十章 生态系统中的能量流动
dB/dt= GP-R-H-D 生态系统演替过程中，任一营养级，通常GP>R， NP为正值。
NP除去被动物取食和死亡的一部分外，其余则转 化为生物量。
生物量将随时间推移而渐渐增加，表现为生物量 的增长。
（森林群落演替早期由于植物生物量很低，初级生产量 不高；随时间推移，生物量渐渐增加，生产量也提高）
，C∶N为40~80∶1。
因此，N的供应量经常成为限制因素，分解速率在
很大程度上取决于N的供应。
待分解资源的C∶N，常可作为生物降解性能的测 度指标。最适C∶N比大约是25~30∶1。
第十章 生态系统中的能量流动
分解过程的特点和速率，决定于 分解者的生物种类 待分解资源的质量 分解时的理化环境 三方面的组合决定分解过程每一阶段 的速率。
植被，烘干至恒重，然后以每年每平方米的干
物质重量来表示。
第十章 生态系统中的能量流动

植物被收割的部分依据研究的目的而确定。 草本植物、水生植物通常只收割地上部分。 忽视对植物根的测定往往会造成很大的误差， 特别是树木和很多水生植物其根系往往很发达。

收割法常常需要进行多次收割，对现存量至少要进 行两次测定，一次在生长季开始时，一次在生长季 结束时。（ dB/dt= GP-R-H-D ）

而成为矿物成分。
第十章 生态系统中的能量流动
分解过程是一个很复杂的过程，包括三
个过程 碎裂 异化 淋溶
第十章 生态系统中的能量流动

碎裂——由于物理的和生物的作用，把尸体分 解为颗粒状的碎屑 异化——有机物质在酶的作用下分解，从聚合 体变成单体，例如由纤维素变成葡萄糖，进而

成为矿物成分

淋溶——可溶性物质被水所淋洗出，是一种纯
生态系统生态学
作为生物与环境组成的统一整体，生态系 统不仅具有一定的结构，而且具有一定的功能 。生态系统的主要功能: 生态系统的能量流动
生态系统的信息传递
生态系统的物质循环
生态系统生态学
第九章 生态系统的一般特征 第十章 生态系统中的能量流动 第十一章 生态系统中的物质循环
第十Leabharlann Baidu 生态系统中的能量流动
分解者的生物种类 1.微生物 细菌和真菌是主要的分解者。
2.动物
（1）主要是食碎屑的无脊椎动物
按机体大小可分为:
①小型土壤动物 ③大型土壤动物
②中型土壤动物
④巨型土壤动物
第十章 生态系统中的能量流动
①小型土壤动物
体宽在100µ m以下，包括线虫、轮虫、螨。 ②中型土壤动物 体宽100µ m～2mm，包括弹尾、螨、线蚓、双翅 目幼虫和小型甲虫等； 主要作用是调节微生物种群的大小和对大型动物 粪便进行处理和加工；
生物量实际上是净生产量的累积量
第十章 生态系统中的能量流动
dB/dt= GP-R-H-D dB/dt-单位时间内生态系统某营养级生物量的变化量 GP R H -单位时间内生态系统某营养级的总生产量 -单位时间内生态系统某营养级的呼吸量 -单位时间内生态系统某营养级被较高营养级动物
所取食的量
D -单位时间内生态系统某营养级因死亡而损失的量
第十章 生态系统中的能量流动
（3）生态系统能量流动的全过程


净初级生产量是生产者以上各营养级所需能量的唯一来源
次级生产是指动物和其他异养生物的生产 动物和其他异养生物的生产量就称为次级生产量或第二 性生产量(secondary production)。
碎屑食物链 分解过程
次级生产量的生产过程图解
第十章 生态系统中的能量流动
净初级生产量是生态系统中其他生物（主 要是各种动物和人）可以利用的能量。
生产量、生产力、生物量、现存量的含义
第十章 生态系统中的能量流动
生产量(production)：一定时期内有机物质增加的总重量
总生产量(gross production)：某一时期合成的有机物质总量 净生产量(net production)：总生产量减去呼吸部分后所剩余 的部分
第十章 生态系统中的能量流动
③大型(2mm～20mm)和④巨型(>20mm)土壤动物 各种取食枯枝落叶的节肢动物，如千足类、等足 目和端足目的蜗牛、蚯蚓等。 是碎裂植物残叶和翻动土壤的主力。 对分解和土壤结构有明显影响。
第十章 生态系统中的能量流动
分解者的生物种类
1.微生物
微生物中细菌和真菌是主要的分解者。 2.动物 （1）陆地分解者中的动物主要是食碎屑的无脊椎动物 按机体大小可分为: ①小型土壤动物 ②中型土壤动物 ③大型土壤动物
第十章 生态系统中的能量流动
分解时的理化环境 温度和湿度是两个主要的理化因子：
温度较高、湿度适中的地带，分解速率高； 温和干燥的地带，分解速率低； 湿度大，通气不好的土壤中易积累有机物质。
第十章 生态系统中的能量流动
例如， 受水浸泡的沼泽土壤，由于水泡、缺氧， 抑制微生物活动，分解速率极低，有机物质积 累量很大。 这是沼泽土可供开发有机肥料和生物能源 的原因。
第十章 生态系统中的能量流动 ，生物量便不再增长，保持一种动态平衡。
（NP仍为正值＝被动物取食和死亡的部分）
当生态系统的演替达到顶极状态或发育成熟时
dB/dt= GP-R-H-D＝0
第十章 生态系统中的能量流动
地球上各地的净初级生产力和生物量相差极大
生态系统
热带雨林 温带森林
净初级生产 力
2000g／m2· a 1300g／m2· a