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1、第二章第二章 生生态系系统的能量流的能量流动第一页，本课件共有34页能量：做功的动力。能量：做功的动力。能量：做功的动力。能量：做功的动力。能量值的表示：卡或千卡。能量值的表示：卡或千卡。能量值的表示：卡或千卡。能量值的表示：卡或千卡。与生物体有关的几种能量形式：与生物体有关的几种能量形式：与生物体有关的几种能量形式：与生物体有关的几种能量形式：辐射能、机械能、化学能、热能辐射能、机械能、化学能、热能辐射能、机械能、化学能、热能辐射能、机械能、化学能、热能什么是能量？什么是能量？什么是能量？什么是能量？热力学第一定律：热力学第一定律：n又称为能量守恒与转化原理。又称为能量守恒与转化原理。n能量
2、可从一种形式转换成另一种形式，但能量即不能增加也不能量可从一种形式转换成另一种形式，但能量即不能增加也不会减少。会减少。热力学第二定律：热力学第二定律：n自然界中任何形式的能最终归宿是热能，且不可逆；自然界中任何形式的能最终归宿是热能，且不可逆；n任何一种能量的转换，总有一些能量损失掉，一种形式的能绝不会任何一种能量的转换，总有一些能量损失掉，一种形式的能绝不会全部转换成另一种形式的能。全部转换成另一种形式的能。第二页，本课件共有34页例如：太阳辐射能驱动了地球上数例如：太阳辐射能驱动了地球上数例如：太阳辐射能驱动了地球上数例如：太阳辐射能驱动了地球上数以万计的河流不停奔腾流淌，改变以万计的河
3、流不停奔腾流淌，改变以万计的河流不停奔腾流淌，改变以万计的河流不停奔腾流淌，改变当地景观，带走泥沙。当地景观，带走泥沙。当地景观，带走泥沙。当地景观，带走泥沙。能量来源能量来源能量来源能量来源太阳辐射能是地球表面最主要的能源，也是地表水和太阳辐射能是地球表面最主要的能源，也是地表水和大气运动的主要动力，它能使地球表面发生风化，剥大气运动的主要动力，它能使地球表面发生风化，剥蚀而改变原来的外貌。蚀而改变原来的外貌。第三页，本课件共有34页生态系统中能生态系统中能生态系统中能生态系统中能量的流动量的流动量的流动量的流动能量流动特点：能量流动特点：n“越流越细越流越细”，能量在流动过程中逐渐耗散；，
4、能量在流动过程中逐渐耗散；n单向流动，不可逆。单向流动，不可逆。SUN辐射能热能化学能热能机械能化学能热能机械能万物生长靠太阳万物生长靠太阳万物生长靠太阳万物生长靠太阳生态系统中的植物通过光合作用将太阳能固定生态系统中的植物通过光合作用将太阳能固定生态系统中的植物通过光合作用将太阳能固定生态系统中的植物通过光合作用将太阳能固定为化学能；为化学能；为化学能；为化学能；消费者与分解者从植物那里得到能量。消费者与分解者从植物那里得到能量。消费者与分解者从植物那里得到能量。消费者与分解者从植物那里得到能量。第四页，本课件共有34页生态系统中能生态系统中能生态系统中能生态系统中能量的流动量的流动量的流动
5、量的流动按能量来源将生物分为按能量来源将生物分为自养生物异养生物 光能自养型化能自养型草食动物肉食动物杂食动物腐生物第五页，本课件共有34页指生物界食物关系中，甲吃乙、乙吃丙、指生物界食物关系中，甲吃乙、乙吃丙、指生物界食物关系中，甲吃乙、乙吃丙、指生物界食物关系中，甲吃乙、乙吃丙、丙吃丁的现象。生物之间这种能量转换连丙吃丁的现象。生物之间这种能量转换连丙吃丁的现象。生物之间这种能量转换连丙吃丁的现象。生物之间这种能量转换连续依赖的次序称为食物链。续依赖的次序称为食物链。续依赖的次序称为食物链。续依赖的次序称为食物链。食物链食物链食物链食物链生态系统的营养结构生态系统的营养结构能量转换的途径，
6、或称能量流动的渠道能量转换的途径，或称能量流动的渠道食物链食物链第六页，本课件共有34页食物链食物链食物链食物链陆地与海洋食物链的例子陆地与海洋食物链的例子第七页，本课件共有34页食物链类型食物链类型食物链类型食物链类型n草牧食物链（捕食食物链）草牧食物链（捕食食物链）:是以绿色植物是以绿色植物为基础，从草食动物开始的食物链。为基础，从草食动物开始的食物链。草原和水体生态系统是以草牧食物链为主的生草原和水体生态系统是以草牧食物链为主的生态系统。态系统。n腐生食物链（碎食食物链）腐生食物链（碎食食物链）:指以死有机物质指以死有机物质为基础，从腐生物开始的食物链。为基础，从腐生物开始的食物链。森林
7、是以腐生食物链为优势的生态系统。在森森林是以腐生食物链为优势的生态系统。在森林中，有林中，有90%的净生产是被腐生生物所分解消的净生产是被腐生生物所分解消耗的。耗的。n寄生性食物链寄生性食物链:由宿主和寄生物构成。它由宿主和寄生物构成。它以大型动物为食物链的起点，继之以小型以大型动物为食物链的起点，继之以小型动物、微型动物、细菌和病毒。后者与前动物、微型动物、细菌和病毒。后者与前者是寄生性关系。者是寄生性关系。第八页，本课件共有34页食物网食物网食物网食物网生物之间的捕食和被食的关系不是简单的一生物之间的捕食和被食的关系不是简单的一条链，而是错综复杂的相互依赖的网状结构，即条链，而是错综复杂的
8、相互依赖的网状结构，即食物网食物网。食物网不仅维持着生态系统的相对平衡，并食物网不仅维持着生态系统的相对平衡，并推动着生物的进化，成为自然界发展演变的动力。推动着生物的进化，成为自然界发展演变的动力。这种以营养为纽带，把生物与环境、这种以营养为纽带，把生物与环境、生物与生物紧密联系起来的结构，称为生生物与生物紧密联系起来的结构，称为生态系统的态系统的营养结构营养结构。第九页，本课件共有34页食物网食物网食物网食物网第十页，本课件共有34页生态金字塔生态金字塔生态金字塔生态金字塔十分之一定律十分之一定律在能量传递过程中，每个营养级只能从上一在能量传递过程中，每个营养级只能从上一营养级中得到约十分
9、之一的能量。营养级中得到约十分之一的能量。因为每个营养级的生物个体需要维持新因为每个营养级的生物个体需要维持新陈代谢、活动、繁殖等，消耗了大量能陈代谢、活动、繁殖等，消耗了大量能量；同时这些生物体的根、枯枝叶、骨量；同时这些生物体的根、枯枝叶、骨头、角、牙等不能被下一级所利用。头、角、牙等不能被下一级所利用。第十一页，本课件共有34页生态金字塔生态金字塔生态金字塔生态金字塔数量金字塔数量金字塔落叶林草地第十二页，本课件共有34页生态金字塔生态金字塔生态金字塔生态金字塔生物量金字塔生物量金字塔单位：公斤1000100101浮游动物浮游动物鱼鱼浮游植物浮游植物一个生长发育中的青少年，要增加一个生长
10、发育中的青少年，要增加一个生长发育中的青少年，要增加一个生长发育中的青少年，要增加1 1公斤体重的话，需要公斤体重的话，需要公斤体重的话，需要公斤体重的话，需要吃吃吃吃1010公斤的鱼。最终相当于吃掉公斤的鱼。最终相当于吃掉公斤的鱼。最终相当于吃掉公斤的鱼。最终相当于吃掉10001000公斤的浮游植物。公斤的浮游植物。公斤的浮游植物。公斤的浮游植物。但是如果他直接吃这些植物呢？但是如果他直接吃这些植物呢？但是如果他直接吃这些植物呢？但是如果他直接吃这些植物呢？第十三页，本课件共有34页生态金字塔生态金字塔生态金字塔生态金字塔生物量金字塔生物量金字塔思考：思考：思考：思考：对中国这样一个人口大国
11、，能否实现以肉食对中国这样一个人口大国，能否实现以肉食对中国这样一个人口大国，能否实现以肉食对中国这样一个人口大国，能否实现以肉食为主？为主？为主？为主？如果采取粮食如果采取粮食如果采取粮食如果采取粮食动物动物动物动物人的食物途经，那么虽人的食物途经，那么虽人的食物途经，那么虽人的食物途经，那么虽然食品结构得到改善，但势必有大量的粮食转然食品结构得到改善，但势必有大量的粮食转然食品结构得到改善，但势必有大量的粮食转然食品结构得到改善，但势必有大量的粮食转换成动物的热能、机械能以及人类不能食用的换成动物的热能、机械能以及人类不能食用的换成动物的热能、机械能以及人类不能食用的换成动物的热能、机械能
12、以及人类不能食用的动物器官等损失掉。动物器官等损失掉。动物器官等损失掉。动物器官等损失掉。第十四页，本课件共有34页生态金字塔生态金字塔生态金字塔生态金字塔能量金字塔能量金字塔能量比例真能量比例真实、准确；实、准确；测定成本高测定成本高第十五页，本课件共有34页基本名词生产量(production)：一定时期内有机物质增加的总重量。总生产量总生产量(gross production)：某一时期合成的有机物质总量.净生产量净生产量(net production)：总生产量减去呼吸损失的部分.初级生产量初级生产量(primary production)：绿色植物的生产量.次级生产量次级生产量(se
13、condary production)：消费者的生产量.生态系统的能生态系统的能生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存量动态和储存量动态和储存第十六页，本课件共有34页基本名词生物量(biomass)：任一时间某一地方某一种群、营养级或某一生态系统有机物质的总重量。(kg/ha、g/m2、kJ/m2)现存量(standing crop)：单位面积上当时所测得的生物体的总重量。生产力(productivity)：指单位时间单位面积的生产量，即生产的速率。生态系统的能生态系统的能生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存量动态和储存量动态和储存第十七页，本课件共有34页初级生产者营
14、养级1 能量输入 光合作用光合效能：太阳能量进入生态系统的效能。光合效能生产量/进入系统的太阳能量*100 测定值：15生态系统的能生态系统的能生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存量动态和储存量动态和储存第十八页，本课件共有34页初级生产者营养级2 能量消耗（1）呼吸的消耗n植物群落呼吸损失掉的能量变化幅度在1590以上。n损失量从极地到热带逐次提高。原因：温度增高，尤其是夜晚温度高。从而影响植物产量。生态系统的能生态系统的能生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存量动态和储存量动态和储存第十九页，本课件共有34页初级生产者营养级（2）草食动物的消耗n因生态系统类型不同而有
15、很大变化。n草地损失量约2860%之间。n森林为1.5%2.5%。n水体生态系统浮游植物群落6099。思考：如何看待森林中的昆虫？（3）凋落物的消耗生态系统的能生态系统的能生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存量动态和储存量动态和储存第二十页，本课件共有34页初级生产者营养级3 净生产力和生物量 奥德姆根据初级生产力将生态系统划分为4级：n 最低：荒漠和深海。n 较低：山地森林、热带稀树草原、某些临时农耕地、半干旱草原、深湖和大陆架。n 较高：热带雨林，长久性农耕地和浅湖。最高：少数特殊的生态系统（农业高产田、河漫滩、三角洲、珊瑚礁、红树林）。生态系统的能生态系统的能生态系统的能生态
16、系统的能量动态和储存量动态和储存量动态和储存量动态和储存第二十一页，本课件共有34页初级生产者营养级生态系统的能生态系统的能生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存量动态和储存量动态和储存第二十二页，本课件共有34页能否提高生态系统的生产力？n 地球上的森林具有很大的生长潜力。n生态系统生产力受到很多环境因子的限制，如光照、水分、温度、养分供应、生长期等。n生态系统结构对生产力的提高也很重要。l如何提高生态系统的生产力？p给生态系统增加能量，从而提高光能利用效率。p天然条件下：温度的升高，雨量的增多。p人工条件下：营造高光合效能的速生树种，树种的合理混交，整地，灌溉，排水，施肥，森林抚
17、育，病虫害防治等。生态系统的能生态系统的能生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存量动态和储存量动态和储存第二十三页，本课件共有34页初级生产者营养级4 生物量在植物体内的分配经营者的愿望n林业工作者：净生产量更多地分布于树干；生态系统的能生态系统的能生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存量动态和储存量动态和储存第二十四页，本课件共有34页初级生产者营养级4 生物量在植物体内的分配经营者的愿望农民：要求农作物结出更多的种子或其他可食的块茎和根茎生态系统的能生态系统的能生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存量动态和储存量动态和储存第二十五页，本课件共有34页初级生产者
18、营养级4 生物量在植物体内的分配n主要影响因素：品种，环境，经营措施n现实问题：如何让树干多长点儿？生态系统的能生态系统的能生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存量动态和储存量动态和储存第二十六页，本课件共有34页生态系统的能生态系统的能生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存量动态和储存量动态和储存5 能量流周转期n转换时间（年）=n(凋落物）转换时间（年）=n能量流周转期的意义:第二十七页，本课件共有34页初级消费者营养级陆地生态系统中植物净生产量转换成食草动物净生产量的效率很低，多数均少于1。二级消费者（肉食动物）营养级二级消费者营养级效率研究存在很大的困难，研究结果具
19、有不确定性。腐生营养食物链n在许多生态系统中占据能量流的大部分。n影响凋落物分解的因子：水分，温度，pH值，氧气，土壤动物数量，凋落物理化性质，细菌和真菌的相对量。生态系统的能生态系统的能生态系统的能生态系统的能量动态和储存量动态和储存量动态和储存量动态和储存第二十八页，本课件共有34页纯太阳能生态系统 主要或完全依赖太阳辐射的自然生态系统。生产力低，面积大。对于水循环、调节气候、净化空气等全球生态的平衡有重要作用。生态系统按能生态系统按能生态系统按能生态系统按能量来源的分类量来源的分类量来源的分类量来源的分类第二十九页，本课件共有34页有自然补助能的太阳供能生态系统 有自然提供的其他能源，用
20、以补助太阳辐射，从而增加有机物质的产量。如沿海潮汐带、河口湾和某些热带雨林。生产力和种群密度较高。生态系统按能生态系统按能生态系统按能生态系统按能量来源的分类量来源的分类量来源的分类量来源的分类第三十页，本课件共有34页有人类补助能的太阳供能生态系统 例如：农业的高产量，是由补助能量的大量输入来维持的，包括耕种、灌溉、施肥、除草等。生态系统按能生态系统按能生态系统按能生态系统按能量来源的分类量来源的分类量来源的分类量来源的分类第三十一页，本课件共有34页燃料供能的生态系统指人类居住地，如城市生态系统。提供的有机物满足不了人们的需要，需要从外界输入能量和物质生态系统按能生态系统按能生态系统按能生
21、态系统按能量来源的分类量来源的分类量来源的分类量来源的分类城市生态系统依靠其他生态系城市生态系统依靠其他生态系统提供物质和能量，是一种统提供物质和能量，是一种“寄生寄生”型的系统。城市的扩大型的系统。城市的扩大化必然对周围生态系统产生巨化必然对周围生态系统产生巨大的压力大的压力第三十二页，本课件共有34页n森林生物量的再分配n 腐生食物网能量流的变化n 草牧食物网能量流的变化森林经营对生森林经营对生森林经营对生森林经营对生态系统中能量态系统中能量态系统中能量态系统中能量的影响的影响的影响的影响第三十三页，本课件共有34页小结小结小结小结能量流动是生态系统的重要功能食物链是能量流动的渠道能量从一营养级到另一营养级的转换效率一般都很低。森林生态系统是陆地生态系统中利用太阳能最有效的类型。第三十四页，本课件共有34页