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【转载】生态系统中能量流动分析的三个层次  

2017-12-20 09:24:27|  分类: 高考生物必修3 |  标签: |举报 |字号 订阅

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1、食物链层次上的能量流动分析(定性和定量)

在食物链层次上进行能流分析是把每一个物种都作为能量从生产者到顶位浪费者移动过程中的一个环节,当能量沿着一个食物链在几个物种间流动时,测定食物链每一个环节上的能量值,就可提供生态系统内一系列特定点上能流的详细和准确资料。食物链每个环节的净生产量只有很少一部分被利用,另外被同化能量的绝大部分都以热的形式消散掉了,而只有很小一部分被转化成了净(次级)生产量。

1960年,F.B.Golley在密执安荒地对“植物→田鼠→鼬”的食物链研究可以看出,由于能量在沿着食物链从一种生物到另一种生物的流动过程中,未被利用的能量和通过呼吸以热的形式消散的能量损失极大,致使鼬的数量不可能很多,因此鼬的潜在捕食者(如猫头鹰)即使能够存在的话,也要在该地区以外的大范围内捕食才能维持其种群的延续。 

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最后应当指出的是,Golley所研究的食物链中的能量损失,有相当一部分是被该食物链以外的其他生物取食了,据估计,仅昆虫就吃掉了该荒地植物生产量的24%。另外,在这样的生态系统中,能量的输入和输出是经常发生的,当动物种群密度太大时,一些个体就会离开荒地去寻找其他的食物,这也是一种能量损失。另一方面,能量输入也是经常发生的,据估算,每年从外地迁入该荒地的鼬为13500千卡/公顷·年。

2、营养级层次上的能量流动分析

在生态系统层次上分析能量流动,是把每个物种都归属于一个特定的营养级中,然后测定每一个营养级能量的输入值和输出值。 


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在Cedar Bog湖的能流分析为例可以看出,在生产者所固定的能量中有21%是被生产者自己的呼吸代谢消耗掉了,被植食动物吃掉的(约占净初级生产量)只占17%,被分解者分解的(约占初级生产量)只占3.4%。其余没有被利用的生产量净初级生产量竟多达79.5%,这些未被利用的生产量终都沉都湖底形成了植物有机质沉积物。显然,许多湖中没有被动物利用的净初级生产量要比被利用的多。

3、生态系统层次上的能量流动分析

1968年,Lawrence  Tilly研究了异养生态系统——锥泉,在锥泉生态系统中,输入锥泉的植物残屑大都属于三种开花植物。在锥泉中只能找到吃植物残屑的植食动物,而没有吃活植物的动物。输入锥泉总能量,有25%被吃残屑的动物吃掉,另有36%被分解者分解,剩下的39%则输出到锥泉周围的沼泽中去,并在那是积存起为。以植物残屑为食的动物只不过是能流链条中的一个中间环节,它们本身又是肉食动物的食物。

此外,关注分解者和消费者在能流中的相对作用,是我们理解生态系统能量流动与利用的关键所在。已有的研究对于分解者亚系统常常被忽视,所以许多早期的教科书对于生态系统能量流动特点的叙述常有缺点,但是我们可以提出一些最一般的特点:①几乎每一类生态系统,由初级生产者所固定的能量,其主要流经的途径是分解者亚系统,这包括由呼吸失热也是分解者亚系统明显高于消费者亚系统;②只有以浮游生物为优势的水生群落食活食的消费者亚系统在能流过程中有重要作用,其同化效率也比较高;即使如此,由于异养性的细菌密度很高,它们依赖与浮游植物细胞分泌的溶解状态有机物,所以消费死有机物的比例也在50%以上;③对于河流和小池塘,由于大部分能量来源于陆地生态系统输入的死有机物,所以通过消费者亚系统的能流量是很少的;在这方面,深海底栖群落因为无光合作用,能量主要来源于上层水体的“碎屑雨”也有类似情形。

对生态系统中的能量流动进行研究可以在种群、食物链和生态系统三个层次上进行,所获资料可以互相补充,有助于了解生态系统的功能。(下图是生态系统能量流动的普适模型)

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