什么是生态效率.docx

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1、什么是生态效率？生态效率是生态资源满足人类需要的效率，它是产出与投入的比值。 其中产出是指企业生产或经济体提供的产品和服务的价值；投 入是指企业生产或经济体消耗的资源和能源及它们所造成的环境负 荷。在生物学中，生态效率是指生态系统中各营养级生物对太阳能或 其前一营养级生物所含能量的利用、转化效率，以能流线上不同点之 间的比值来表示。生态效率一般分为两类：一类是本营养级与前一级 相比；另一类是同一营养级内不同阶段间相比。生态效率是食物链的各个营养级之间实际利用的能量占可利用能量 的百分率。能量在食物链的各个营养级之间不断地流动和转化。绿色植物通过光 合作用，把太阳辐射能转化为化学能，并以有机物的

2、形式贮存于植物 体内；草食动物以绿色植物为食物，摄取其中一局部能量；肉食动物 以草食动物为食物，也摄取其中一局部能量。这就是能量在食物链中 不断传递的过程。在每一步传递过程中，能量都有大量的损耗，每一 级的生物都只能利用所食用的前一级生物提供的能量的一局部。广义的生态效率一般包括: 过早,学生也恐难以接受。所以在中学阶段，教材提出了 “能量的传 递效率（尽管不是生态学专有名词）这一说法以适应高中学生的认 知层次，也未尝不可。但是，能量的传递效率是必须以各营养级间的 同化量转化率为基础的，引入林德曼研究的经典能量分析，也就必须 站在能量传递效率的角度，这也符合林德曼研究的初衷。用流 入、流到等在

3、生物科学研究领域几乎见不到的通俗词语去回避带有 争议的“林德曼效率的双重认识，又不赋予其明确内涵，实属不妥。(1)能量摄取效率，即某一营养级也生物所摄取的能量占前一营养级1)生物所摄取能量(人1)的百分率以It/It-1表示。初级营养级(绿 色植物)能量摄取效率,是以光合作用总量(净生产量户G)占所吸收光 量()的百分率，以来表示。(2 )同化效率，即某一营养级生物的同化量(At)占前一营养级生 物的同化量(41 )的百分率，以表示。对初级营养级(t=l) 的生物来说，即等于能量摄取效率(4/4二五/幻。(3 )生产效率，即某一营养级的生物量(凡)占前一营养级的生物量 (41)的百分率，以小8

4、1表示。对初级营养级的生物来说，也等于 能量摄取效率(/V马二五/五)。(4)利用效率，即某一营养级的生物所摄取的能量或同化量占前一营养级生物换算成能量的生物量的百分率,以Z/Ai或来表在同一营养级中也存在各种生态效率,包括：(1)同化效率，即同化量占摄取能量的百分率，以AJ4表示。(2 )组织生长效率，即生物量占同化量的百分率，以小4表示。(3 )生态生长效率，即生物量占摄取能量的百分率，以PtU萎示。例如，假定某种草食动物能同化其所食用食物的40%(/，与，而只能 将其中25%用于自身的生长，形成生物量(ZV4)，供下一营养级肉食动物食用,那么其生态生长效率Pt“t=（At/Rx（Pt/A

5、g40%x25% = 10%o 1957年，美国学者E.P.奥德姆测定一个水生生态系统中的初级生产 者（即绿色植物）同化的能量每年每平方米为20810卡，净生产量 为8833卡；草食动物同化的能量为2390卡，净生产量为1478卡; 初级肉食动物同化的能量为383卡，净生产量为67卡；顶级肉食动 物同化的能量为21卡，净生产量为6卡。由此可见，草食动物的生 态效率为1478/8833=17%;初级肉食动物的生态效率为 67/1478=5% ;顶级肉食动物的生态效率为6/67=9%。各营养级生物之间（不包括初级生产者利用太阳辐射能的效率）的生 态效率一般在4 25%之间，平均为1015%。有的报

6、告说，海洋 食物链中的生态效率有高达70%的。初级生产者利用太阳辐射能的 效率很低，一般为0.1 5%。如果能提高这一效率，就能增加大量 的食物。从人类利益出发，应设法提高某些草食动物（如牛、羊等牲 畜）的生态效率，降低另一些草食动物（如农业害虫）的生态效率。生态效率的概念是20世纪40年代初提出的。各类生态系统中各个 营养级的生态效率的测定方法目前尚不完善。对生态效率的机理及调 节控制的可能性和方法，也须进一步研究。食物链各营养级之间或同一营养级各代谢过程之间，能量在转换前后 各种比值的总称。生态效率用来描述能量在传递过程中的有效程度。20世纪40年代初，林德曼（R.L.Lindemen）对

7、湖沼中生物量转移的 定量研究指出，能量沿食物链从一个营养级到下一个营养级的转换效 率大约为520%,平均为10%左右，即著名的十分之一定律。能量在传递过程中不断耗散，影响能量的有效转化。照射在植物上的 日光能（总辐射，L）,大约50%为叶绿素吸收（LA）,通过光合作 用形成的总初级生产（PG）,约占所接收的总辐射量的15%。总初 级生产量中减去植物呼吸耗能（R）后，才是可供异养生物消费的净 初级生产量（PN） o当植物为草食性动物取食，草食性动物为肉食性 动物取食时，能量便在各营养级之间进行传递和转换。由于采食时的 选择浪费，或种群密度等方面的原因，动物只摄取前一营养级净生产 量的一局部。在摄

8、食量（I）中，一局部被同化，称为同化量（A）； 另一局部以粪尿（FU）排出体外。同化量中除去呼吸耗能（R）,剩 余的才是生产量（P）（见图）。Pt.1NUNUI （摄食）F（粪便）D；（消费）U（排泄）A（同化）R （呼吸）P,（生产）营养级内各代谢过程示意图生态效率有多种表示法，属于营养级之间的有：摄食效率，为任一 营养级的摄食量（It）与其前一营养级的摄食量之比（lt/lt-1）,又称 总生态效率或林德曼效率；营养级同化效率为任一营养级的同化量 （At ）与其前一营养级同化量之比（At/At-1）；营养级生产效率， 为任一营养级的生产量（Pt）与其前一营养级的生产量之比（Pt/Pt-1）；

9、 利用效率，为任一营养级摄食量或同化量与其前一营养级生产量之 比（lt/Pt-1或At/Pt-1）,又称食物链效率。前一营养级生产的食物， 并不一定全部为后一营养级的生物摄食，有局部食物直接传递给分解 者（见表）。林德曼效率（It /It T） 利用效率（At /Pt 一】）生态系统生态系统植物塞达湖泥沼门多塔湖0. 10.41. 2草食 动物13.38.716.0小肉食动物22.35.511.0大肉食 动物13.06.0草食小肉食大肉食动物动物动物16.8 29.811.28.738.1 25.923.031.3几个水域生态系统的生态效率（）属于营养级之内的生态效率有：组织生长（或生产）效率

10、，为任一营养级的生产量与其同化量之比（Pt/At）；生态生长效率，为任一 营养级的生产量与其摄食量之比（Pt/lt）；同化效率，为任一营养 级同化量与摄食量之比（At/lt）,植物和食碎屑的动物同化率很低, 食高能食物的动物和细菌同化效率较高。对于生态效率的研究，除以 能量为取值单位外，还可以用物质（如营养元素）的量作为取值单位。 如用养分产出量与养分吸收量之比，说明生物转化养分的效率；用养 分投放量与养分产出量之比，说明养分输入与输出的关系。研究营养级之内的生态效率，有助于了解该类生物的生态位及其他生 物学特性；研究营养级之间的生态效率，可以了解低次营养级的生产 量被高次营养级利用的程度，以

11、及高次营养级的需求量对低次营养级 所产生的生态压力。生态效率、林德曼效率与能量传递效率一、概念与含义1、生态效率（生物学含义）：具体包括以下个方面。能量摄取效率，即下一营养级（n+1 ）生物所摄取的能量（In+1 ）占上一营养级（n）生物所摄取能量（In ）的百分率，以In+1 / In表示。初级营养级（绿色植物）能量摄取效率，是以光合作用总量（净生产量Pg二A ）占所 吸收光量（La ）的百分率，以Pg/ La来表示。同化效率，即某一 营养级生物的同化量（An ）占该营养级生物的摄入量（In ）的百分率， 以An / In表示。对初级营养级（n=l ）的生物来说，即等于能量 效率。组织生长效

12、率（生产效率），即某一营养级的净生产量（NPn ） 占该一营养级的同化量（An ）的百分率，以NPn/ An表示。生态 生长效率，即某一营养级的净生产量（NPn ）占该一营养级的摄入量 的百分率，以NPn/ In表示。消费效率（利用效率），即下一营养 级的生物的摄取量（In+1 ）占上一营养级的净生产量（NPn ）的百分 率,以In+1 / NPn来表示。（摘自中国百科网百科辞典、1988植物 生态学。）2、林德曼效率：在每一个生态系统中，从绿色植物开始，能量沿着 捕食食物链或营养转移流动时，每经过一个环节或营养级数量都要大 大减少，最后只有少局部能量留存下来用于生长，形成动物的组织。 美国学

13、者林德曼在研究淡水湖泊生态系统的能量流动时发现,在次级 生产过程中，后一营养级所获得的能量大约只有前一营养级能量 的10% ,大约90%的能量损失掉了，这就是著名的百分之十定律， 也叫林德曼效率。3、能量传递效率：能量通过食物链逐级传递。太阳能是所有生命活 动的能量来源。它通过绿色植物的光合作用进入生态系统，然后从绿 色植物转移到各种消费。能量的去向一般有4个方面:一是呼吸消耗； 二是用于生长、发育和繁殖，也就是贮存在构成有机体的有机物中； 三是死亡的遗体、残落物、排泄物等被分解者分解掉；四是流入下一 个营养级的生物体内。其计算方式为：上一营养级生物的同化量/本一营养级生物的同化量X100%o

14、 （摘自百度百科，不是生态学专有 名词）二、各效率的关系和计算1、生态效率：生态效率分为营养级之间的生态效率（能量摄E1、生态效率：生态效率分为营养级之间的生态效率（能量摄E效率、消费效率）和营养级内部的生态效率（同化效率、生长效率）两种类 型。其中，同化效率、生长效率和消费效率的乘积正好等于能量摄F 交攵率，即 An / InxNPn/ Anxln+l / NPn= In +1/ Ino 2、林德曼效率：林德曼在研究赛达伯格湖的能量流动分析计算时， 为了方便研究，将摄入量中的粪便量忽略不计，以“摄入量来作为”该营养级获得的能量，所以他的计算方式为：上一营养级的摄食 量（摄入量）/本营养级的摄

15、食量（摄入量）X100% ,即In+1 / Ino这 里的获得也就是摄入量。3、能量传递效率：从能量传递效率的内涵和计算方式上看，能量传 递效率强调实际获得（也就是同化量）的营养级间的传递关系。 不能同化的那么不能传递而真正流入下一营养级。三、后人对林德曼效率的双重认识生态效率的概念出现后，人们发现，林德曼效率的计算其实就是生态效率中的能量摄F生态效率中的能量摄F效率”o然而林德曼的真实研究意图（称之为百分之十定律）那么是针对同化量的。所以也有学者把林德曼效率的计算还原为上一营养级生物的同化量/本一营养级生物的同化量X100%,称作林德曼的标准效率。林德曼的标准效率也就是 能量传递效率。、对中

16、学生物教材能量流动描述的看法 中学教材（高中新人教版必修3 ）在介绍能流特点时，为了降低理解 要求，在内容上作了简化。一方面，教材在前半部以图解模式和对林 德曼能流调查研究（赛达伯格湖能流图解）的实验数据资料分析详细 阐述了能流递减的原因（四大能量传递损失途径）和事实；在语言描 述上，为了减少一些不易理解的”专业名词出现频率，用了 “流入、“流出、流到等通俗词语。另一方面，教材在后半部以能量金 字塔的介绍对能流特点予以总结。这样，就产生了一个问题：教材中 提到的能量的传递效率究竟该如何计算？从教材的后半部总结来 看，很显然，教材还是成认“能量传递效率是林德曼的标准效率（An+1/An ）,因为能量金字塔塔身各段体积之比就是各营养级之间 的同化量之比，这在生态学界已达成共识。但从教材的前半部来看, 所谓的“流入、流出、流到等表述着实要让人理解一番（流 向？、摄入量？、同化量？）；假设是尊重林德曼的研究史实，那就应 该是生态效率中的能量摄入效率。由此，教材关于能流特点的描 述的两个方面不能构成统一，这种简化做法，虽降低了理解要求，但 却造成了理解混乱。生态效率从提出到现在其实还不完善，存在一定的争议。就目前 来讲，将林德曼效率看作是生态效率引入中学教材课本不仅为时