【正文】 適生態(tài)系統(tǒng)的能流模型（ Odum, 1959） 光合作用 呼吸 總生產(chǎn)量 入射 日光能 草食動物 肉食動物 頂級肉食動物 分解者 貯存 有機物質 凈生產(chǎn)量 群落呼吸 輸出 生態(tài)系統(tǒng)能量流動規(guī)律 ? 生態(tài)系統(tǒng)是一個熱力學系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)中能量的傳遞、轉換遵循熱力學的兩條定律： ?第一定律：能量守恒定律，能量可由一種形式轉化為其他形式的能量，能量既不能消滅，又不能憑空創(chuàng)造。 如，分解者微生物身體組織中含 N量高，其 C∶N 約為 10∶1 ， 即微生物生物量每增加 11g就需要有 1gN的供應量。 件下，每克葉綠素每小時在光合作用中可固定 。 2地球上初級生產(chǎn)力的分布 全球凈初級生產(chǎn)力在沿地球緯度分布上有三個高峰，第一高 峰接近與赤道，第二高峰出現(xiàn)在北半球的中溫帶，而最小的第三 高峰出現(xiàn)在南半球的中溫帶。 結果：硅藻、綠藻 藍綠藻 藍綠藻能成為優(yōu)勢浮游植物的原因： 浮游動物和魚不愿以藍綠藻為食。 隨分解過程的進展，分解速率逐漸降低，待分解的有機物質的多樣性也降低， 直到最后只有礦物的元素存在。溫帶草地的 k值高于溫 帶落葉林，甚至與熱帶雨林接近，這是因為禾本草類的枯枝落 葉量也高，其木質素含量和酚的含量都較落葉林的低，所以分 解率高。 ? 生態(tài)系統(tǒng)中能量流動物和物質循環(huán)正是沿著食物鏈和食物網(wǎng)進行的。能量錐體排除了個體大小和代謝速率的影響，以熱力學定律為基礎，較好地反映了生態(tài)系統(tǒng)內能量流動的本質關系。 ? 用穩(wěn)定同位素進行能流分析的原理：由于不同的生物的穩(wěn)定同位素來源不同、對穩(wěn)定同位的選擇性利用，因此，所含的輕重穩(wěn)定同位素的比例不同。 美國明尼達州塞達波格湖的能流分析 －－波格湖生態(tài)系統(tǒng)各類有機體之間的營養(yǎng)關系 分解的 營養(yǎng)物質 水草 浮游植物 浮游 動物 浮游 捕食者 食枝葉 動物 底棲 捕食者 浮游生物 捕食者 軟泥 細菌 細菌 內部 太陽輻射能 太陽輻射能 外 部 Λ 1 Λ 2 Λ 3 Λ 4 Λ 4 Λ 3 Λ 2 Λ 1 2022/5/27 安徽大學精品課程課件 cm2 cm2 C、N和 S的穩(wěn)定同位素可以將肋螺潛在的食物源區(qū)分開。 In＋ 1／ Pn 林德曼效率 能流分析 ? 研究生態(tài)系統(tǒng)能流的途徑 ? 生態(tài)系統(tǒng)層次上能流研究的原理 ? 生態(tài)系統(tǒng)能流分析的內容 ? 生態(tài)系統(tǒng)層次上能流研究的步驟 ? 生態(tài)系統(tǒng)能流分析的方法 ? 能流分析的實例 研究生態(tài)系統(tǒng)能流的途徑 ? 生態(tài)系統(tǒng)能流分析可以在個體、種群、群落、和生態(tài)系統(tǒng)層次上進行。 a 1 ) c 數(shù)量錐體(個體 ?腐食食物鏈（ detrital food chain）：又稱碎屑食物鏈，從死亡的有機體或腐屑開始。例如受水浸泡的沼澤土壤，由 于水泡和缺氧，抑制微生物活動，分解速率極低，有機物質積 累量很大，這是沼澤土可供開發(fā)有機肥料和生物能源的原因。由于物理的和生物的作用，把尸體分解為顆粒狀 的碎屑稱為碎裂；有機物質在酶的作用下分解，從聚合體變成 單體，例如由纖維素變成葡萄糖，進而成為礦物成分，稱為異 化；淋溶則是可溶性物質被水所淋洗出，是一種純物理過程。 如森林，一般喬木層最高，灌木層次之，草被層更低， 而地下部分反映了同樣情況。 ? 早期由于植物生物量很低，初級生產(chǎn)量不高。 A項又可分解如下： A = P + R 其中 P代表凈生產(chǎn)量， R代表呼吸能量。最適 C∶N 比大約是 25~30∶1 。食物鏈上的每一個環(huán)節(jié)稱為 營養(yǎng)階層或營養(yǎng)級 ，指處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物種的總和。 a 生物量錐體 (g DW ?林德曼效率 (Lindeman efficiency) : 指 n與 n＋ 1營養(yǎng)級攝取的食物量能量之比。 ? 如果 δx ＝ 0，那么，樣品和參照物中穩(wěn)定同位素比相等；如果 δx= － x ‰，那么樣品中較重的穩(wěn)定同位素的濃度較低；如果δx= ＋ x ‰，那么，樣品中較重的穩(wěn)定同位素含量較高。 cm2 ?生態(tài)工程設計：能量多層分級利用 作物 家畜 食用菌 蚯蚓 籽實 秸桿 飼料 糖化 一級利用 產(chǎn)品 輸出 糞便 二級利用 接種 菌床雜屑 三級利用 產(chǎn)品輸出 接種 排泄物 肥料 光能 產(chǎn)品輸出 秸桿 初級生產(chǎn)潛力分析 ? 我有兩個夢想，一個是水稻長得像高粱那么高、穗子像掃帚那么長、籽粒有花生那么大。并定義 λn 為從 Λn1 到 Λn 正的能量流動速率， λn’ 為從 Λn到 Λn+1負的能量流動速率； Rn為各營養(yǎng)級呼吸速率。由于 C4植物含有相對高的 13C ，因此，穩(wěn)定同位素分析可以物種食物中的 C3和 C4的相對濃度。 ?同化效率 (assimilation efficiency,AE): 衡量生態(tài)系統(tǒng)中有機體或營養(yǎng)級利用能量和食物的效率。 ? 能量流動以食物鏈作為主線，將綠色植物與消費者之間進行能量代謝的過程有機地聯(lián)系起來。 （二）能量在生態(tài)系統(tǒng)中