第十章 生态系统中的能量流动VIP专享VIP免费

第九章生态系统中的能量流动第一节生态系统中的初级生产一、初级生产的基本概念：生产过程：生产者通过光合作用合成复杂的有机物质，使植物的生物量（包括个体数量和生长）增加；消费者摄食植物已经制造好的有机物质（包括直接的取食植物和间接的取食食草动物和食肉动物），通过消化、吸收在合成为自身所需的有机物质，增加动物的生产量。初级生产（primaryproduction）：自养生物的生产过程，其提供的生产力为初级生产力。次级生产(secondaryproduction)：异养生物再生产过程，提供的生产力为次级生产力。1.初级生产量(primaryproduction)：生态系统中绿色植物通过光合作用，吸收和固定太阳能，由无机物合成、转化成复杂的有机物。绿色植物通过光合作用合成有机物质的数量称为初级生产量，也称第一性生产。2.淨初級生产量(netprimaryproduction)：在初级生产过程中，植物固定的能量有一部分被植物自己的呼吸消耗掉，剩下用于植物的生长和生殖，这部分生产量。3.总初級生产量(grossprimaryproduction)：GP=NP+R(一)基本概念4.初級生产力(primaryproductivity)：植物群落在一定空间一定时间内所生产的有机物质积累的速率称为生产率(productivityrate)，或生产力(productivity)。5.生物量(biomass):是指某一时刻调查时单位面积上积存的有机物质(kg/m2)。以鲜重(freshweight,FW)或干重(dryweight，DW)表示。6.现存量(standingcrop)：是指绿色植物初级生产量被植食动物取食及枯枝落叶掉落后所剩下的存活部分。SC=GP-R-H-D（二）全球初级生产量概况及分布特点1.陆地比水域的初级生产量大陆地生态系统约占地球表面1/3，而初级生产量约占全球的2/3。主要原因是占海洋面积最大的大洋区缺乏营养物质，其生产力很低，平均仅125g/m2.yr，有“海洋荒漠之称”。AveragenetprimaryproductivityingramsoforganicmaterialperAveragenetprimaryproductivityingramsoforganicmaterialpersquaremeterperyearofsometerrestrialandaquaticecosystems.squaremeterperyearofsometerrestrialandaquaticecosystems.NETPRIMARYPRODUCTIVITYNETPRIMARYPRODUCTIVITY2.陆地上初级生产量随纬度增加逐渐降低陆地生态系统类型中，以热带雨林生产力为最高，平均为2200g/m2.yr。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。初级生产量从热带至亚热带、经温带到寒带逐渐降低。一般认为，太阳辐射、温度和降水是导致初级生产量随纬度增大而降低的原因。海洋中初级生产量由河口湾向大陆架和大洋区逐渐降低。河口湾由于有大陆河流的辅助输入，它们的净初级生产力平均为1500g/m2.yr，产量较高。但是，所占的面积不大。到大洋区净生产量平均为125g/m2.yr。3.海洋中由河口湾向大陆架和大洋区逐渐降低4.全球初级生产量可划分为三个等级：①生产量极低的区域。生产量1000大卡/m2.yr或者更少。大部分海洋和荒漠属于这类区域。辽阔的海洋缺少营养物质，荒漠主要是缺水。②中等生产量区域。生产量为1000-10000大卡/m2.yr。许多草地、沿海区域、深湖和一些农田属于这类区域。这些地区的生产量居于中等水平。③高生产量的区域。生产量大约为10000-20000大卡/m2.yr或者更多。大部分湿地生态系统、河口湾、泉水、珊瑚礁、热带雨林和精耕细作的农田、冲积平原上的植物群落等属于这类区域。二、初级生产的生产效率三、初级生产量的限制因素（一）陆地生态系统：1.光：光强升高，光合速率直线上升，达到光饱和点；光照时间长，提高产量。Fig.AnnualaveragesolarradiationreachingtheEarth’ssurface.2.光合途径：光合作用途径不同，影响到初级生产力高低。绿色植物利用光能固定CO2的途径有三种。①C3-戊糖磷酸化途径。由于该途径的最初羧化阶段，形成的3-磷酸甘油分子只有三个碳原子，因此，这个过程称为C3途径，而以C3途径同化CO2的植物，称为C3植物。如小麦、大麦、水稻、棉花、大豆等，许多生存在温凉或湿润环境中的植物均属此类型。由于此类植物有较高的光呼吸率，因而CO2的固定量较低，光合效率低。②C4二羧酸途径:这一途径在固定CO2时最初形成4个碳原子的草...