第三章农业生态系统能量流.pptx

3.有机体和生态系统都是远离平衡态的开放系统，存在一种 连续而有效的能量转换，因而都属于耗散结构。
光合与同化：引入负熵，保持有序状态 呼吸与作功：排除正熵，排除无序
§2 食物链
一、食物链（food chain）和营养级（trophic level）：
1.食物链（food chain）：生态系统成员间，通过 食物营养关系彼此联系起来的序列。
第三章 农业生态系统的能量流
[教学目的]
掌握生态系统中能量流路径、功能等有关概念，掌握提高农业生态系统 能量转化效率的途径和方法。
[教学重点]
能源的类型及其功能地位。生态系统能量流动的主要路径，能量在生态 系统中传递的损耗途径，生态系统能量转化效率、生态金字塔等的基本 概念，食物链加环原理及应用。生态系统中初级生产、次级生产的概念 及关系。提高生态系统初、次级生产力的基本途径。人工辅助能在生态 系统中的作用。
（3）寄生食物链（parasite food chain）：以寄生的 方式取食活着生物有机体。食物链成员有自大到小的趋 势。
如：大豆——菟丝子 马——蛔虫——原生动物
红铃虫——金小蜂
（4）混合食物链：构成食物链的各营养级中，既有活 食生物成员，也有腐食生物成员。
如：稻草——牛——蚯蚓——鸡——猪——鱼
三、 熵(entropy)
1.熵(entropy):系统热量除以温度后得到的商。 △S=△Q/T 熵是系统无序性的量度。 2.热力学第二定律 （1）在一个内能不变的封闭系统中，任何自发过程
均朝着熵值增加的方向进行。 （2）开放系统从一个平衡状态到另一个平衡状态的
任何过程，均使系统与环境熵值之和增加。
四、耗散结构理论
1.耗散结构(dissipative structure)：开放系统在远离平衡态的 非平衡状态下，系统可能出现的一种稳定的有序结构。 (Prigogine)
2.耗散结构理论：一个远离平衡态的开放系统，通过与外界 进行物质与能量的不断交换，就能克服混乱状态，维持稳定 状态，并且不断提高系统的有序性，使系统的熵减少。
食物网本质上是生态系统中有机体之间一系列反复 的吃与被吃的相互关系。
营养结构：以营养为纽带，把生物与生物、生物与 环境紧密联系起来的结构。
四、农业生态系统食物链加环
（一）食物链加环的作用
在原有食物链中通过加入新的链环，延长 或完善食物链组合，改变农业生态系统的结构， 具有很好的效益。其作用表现在：
是由植物到草食动物，再到肉食动物，直接消耗活有机体或 其部分的食物链。在陆地上起始于绿色植物，在水中起始于 浮游植物。 如：水稻——稻飞虱——青蛙——蛇——老鹰——人 （2）腐生食物链（又称残渣食物链 detritus food chain）：由多种微生物构成，是以死有机体为营养源，通 过腐烂、分解，将有机物还原为无机物质的食物。 如：秸杆（畜粪）——食用菌 垃圾——蚯蚓（蜗牛）
(3)农田生态系统：植物生产的有机质大部分作为产品， 留给腐生食物链的仅占净初级生产的20~30%。如果不 通过粪肥、秸杆还田等途径向系统补充有机质，则系统 中腐生食物链上的生物群落将会因为缺少食物能而衰退， 引起土壤肥力的下降。
4．在任何一生态系统，各类食物链有协同作用。
三、食物网
食物网（food web)：在生态系统中，各种食物链 交错起来构成的网状结构。
– 减耗环 这类环节的引入可减少生产消耗。
如：引入天敌，可减轻病害危害，吉林省人工放养寄生 蜂，防治林场的松毛虫。
– 增益环
这类环节虽不提供人类直接消费的产品，但可扩 大生产环节的增产效果。
2.营养级（trophic level）：食物链上的每一个食 性级。以符号T来表示，T1表示第一营养级，T2表示 第二营养级，T3……Tn余此类推。一般为4~5级。
食物链是生态系统内生物与生物之间相互联系的一 种主要形式，是物质循环和能量流动的主要路径。
二、食物链的种类
按性质不同分为四类： （1）捕食食物链（又称草牧食物链 gazing food chain）：
§1 热力学定律及应用
一、热力学第一定律（能量守恒定律） △U（系统内能变化）=Q（吸热）-W（对外作功） 能量可以在不同介质中传递，也可以在不同形式间转
换，但在所有这些过程中能量保持恒定，既不能创生， 也不会消灭。 应用：制定生态系统能量收支平衡表 二、热力学第二定律 1.能量的转换不可能达到百分之百有效。 2.自由能的提高不可能是一个自发过程。 应用：提高能量的转化效率
return
三、生态系统中食物链的基本特点
1.在同一个食物链中，常包含有食性和其它生活习性极不 相同的多种生物。
一条食物链中包含的多种生物，可以使光合产物得到充 分利用（分级利用光合产物），在有限的空间中养活众多 生物。
2.在同一生态系统中，可能有多条食物链，它们长短不一， 营养级数目不等。如一个鱼塘生态系统中：
[教学难点]
生态学效率、农业生态系统营养结构的优化设计、能流模型的设计。
[教学方法]
课堂教学，以能流路径为主线，分析生态系统的功能行为。
[教学内容]
第三章 农业生态系统的能量流
§1 §2 §3 §4 §5
热力学定律 食物链、食物网 生态系统的能流分析 农业生态系统的能流 农业生态系统的能流分析
藻类水草——草鱼 绿藻——甲壳动物——花鲢 浮游植物——浮游动物——虾——噘鱼 自然生态系统中，食物链营养级的数目是有限的
3.不同生态系统中各类食物链所占比重不同。
(1)森林生态系统：腐生食物链比重最大，约占系统中生 产者所生产的有机物质的90%以上。
(2)草原生态系统（牧场）：腐生食物链约占70%左右。
– 提高农业生态系统的稳定性。 – 提高农副产品的利用率 – 提高 能量的利 Nhomakorabea率和转化率
（二）、食物链加环的类型
--生产环 在食物链中加入能够把非经济产品转化为人
们直接利用的经济产品的环节，称为生产环。
如：牛、羊等可把秸杆、糠麸、菜叶、杂草等转化为肉、 皮、奶、蛋等，蜜蜂可将花粉转化为蜂蜜、蜂王浆等。