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质的量或能量。公式为：
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Pn=Pg-R
3 净增生物量(Net Gainable Biomass，△B)：单位时间内单位 面积所增加的植物生产量,公式为△B= Pn-L-G；其中L为一定时 间内植物的凋落物(Litter)；G为被动物或其他消费者所啃食 (Grazing，G)的量。
4 生物量(Biomass)：地表单位面积内现存的活植物体总量或贮 存的总能量，即现存量(Standing Crop)，常用kg.m-2或t.hm-2表 示。
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二 本节重难点
▪ 1 本节重点
(1) 初级生产的形成过程； (2) 影响初级生产的因素; (3) 初级生产在地球上的分布。
▪ 2 本节难点
(1) C3、C4和CAM植物在环境中表现出来的光合效率的 差异性；
(2) 植物在生态系统中是如何发挥作用的。
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三 讲授新课
太 阳 光
初级生产 者的光合
时
最强光时
度
同化产 慢
快
物再分
配
不定
干物质 中等
高
低
生产
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表3-2 具有不同二氧化碳固定方式的植物的特征
在正常大气条件下，光合作用效率由高到低依 次为C4植物、C3植物、CAM植物。如表3-3所示：
植物类群
umol/m2/s
CO2吸收 mg/g/h
C4植物 60～140
30～60（70）
C3植物 作物
CO2)
C3酸 约-10%～-20%
（PGA)
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CAM 大液泡
颗粒状 约-10%～-20% 约-10%～-20% 约-10%～-20%
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光和产 物中碳 与同位 素的比 率
光合作 用的氧 抑制
在光下 CO2的 释（表 观光呼 吸）
约20%～- 约-10%～-20% 40%
有
无
有 无
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约-10%～-35% 有 无
可表述为：
nCO2+2nNADPH2+2nATP
酶
（CH2O)n+2nADP+2nNADP+2nPi+nH2O
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b CO2的固定和还原
C3途径（戊糖磷酸途径、卡尔文-本森循环） C4途径（二羧酸途径、哈奇-斯莱克-科特
萨克途径）
CAM途径（景天酸途径）
c C3植物、C4植物、CAM植物 把二氧化碳以C3途径的形式固定和还原的植物称为 C3植物，其他相应地称为C4植物、CAM植物。
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3.2 影响初级生产的主要因素
▪ 3.2.1 光合能力
3.2.1.1 光合效率 a 光合作用的基本过程
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光反应：植物叶绿体把光能俘获，形成高能电子。可表述
为：
2H2O+2NADP++2ADP+2Pi
8hv（光量子） 叶绿体
2NADPH2+2ATP+O2
暗反应：发生在叶绿体内部，利用从光反应中得到的能 量和还原性物质，固定二氧化碳并形成糖类的过程。
叶绿体
叶绿素 a/b CO2最 初受体 光合作 用最初 产物
C3
C4
片状叶 肉，薄 壁组织 维管束 鞘
叶肉呈辐射状排列在绿 色薄壁组织维管束鞘周 围
颗粒状 叶肉：颗粒状；维管束 （层积 鞘细胞：颗粒状或非颗 类囊体）粒状（片状类囊体）
约为3 约-10%～-20%
RuBP( 约-10%～-20%
底物：
欧洲赤松
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CAM植物 梅皮萨加龙舌兰 富尔克罗依德龙舌兰 印度仙人掌
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总初级生产效率经常用总初级生产量的能量与同一时期内相应 面积所吸收太阳的辐射能来表示。一般地，植物能够利用的太 阳能总量是很有限的。
大
热
多
带
数
雨 林
＞
森 林
＞
和
草
湿
原
地
和
干 草 原 、 半 荒 漠
高
原
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C4植物
纤毛蒺藜草
68
甘蔗属
64
苏丹草
57
玉米
55
C3植物 草本植物
波依奥小麦
45
宽叶香蒲
43
稻
40
向日葵
28
大豆
凤眼蓝
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表3-1不同植物或植被的净初级生产力（以固定CO2量表示， u.mol.m-2.s-2)0～25
三叶胶
20～26
臭椿
20
少花桉
15 ～20
△Pn= △B+ △L+ △G
不同生态系统的植物、同一生态系统中植物的不同发育阶段△L、 △G的大小不同。一般成熟的生态系统中，净初级生产力主要用 于维持系统中动物的取食和变成凋落物，基本没有净增生物量。
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表3-1不同植物或植被的净初级生产力（以固定CO2量表示， u.mol.m-2.s-2)
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植物在二氧化碳固定方式的差异，是同它所在环 境的水、热条件密切联系在一起的。
C4植物在热量条件好、水分相对充足时，光合效 率高于C3植物；
CAM植物更适合在干旱环境中，避免在高温条件下 开放气孔吸收二氧化碳，对保存水分特别有利。
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特征 叶结构
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最适温度CO2 30 ～50umol 补偿浓度
叶肉阻力与 最小
气孔阻力的 比率
4 ～5
在光下： ﹤10umol 0 ～200mol
在暗中： ﹤5umol
0.5 ～1
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特征
C3
C4
CAM
净光合 微小至高 能力
高至非常高
在光下：微小 在暗中：中等
光合用 的光饱 和作
在中等强度 无饱和，甚至在 在中等至高强
20～40 30～60
向阳生境的中生植物
20～30（40） 30～60
水、二氧化碳 消费者、 分解者及
作用
氧气、有机物
植物的呼
（糖类）
吸 废
植物作为初级生产者示意图
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热
宇宙
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3.1 初级生产力的概念
1 概念:是指单位面积和时间内生态系统中的植物固定能
量、生产有机质的数量。有时也称为初级生产量。其表示 方法有两种：
(1)以固定能量的多少来表示（cal.m-2.a-1)；
(2)以生产有机质的多少来表示(g.m-2.a-1)。
2 其形式
总初级生产力(Gross Primary Productivity， Pg) ：植物在单位面积和时间内生产有机物质的 总量或固定同化的总能量。
净初级生产力(Net Primary Productivity，Pn)： 植物呼吸消耗(Respiration，R)后剩下的有机物
第三章 植物在生态系统中的作用
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一 主要内容
▪ 3 初级生产
3.1 初级生产力的概念 3.2 影响初级生产的主要因素 3.3 初级生产力的分布
▪ 4 植物与生态系统的平衡
4.1 植物在生态平衡中的基础 4.2 植物的生物多样性与生态平衡
▪ 5 植物与生态系统的生态服务
5.1 资源保障
5.2 环境支持