农业生态学国家精品课程课件(第三章)

太阳能 绿色植物 食草动物 食肉动物
2021/3/12
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食草动物 2021/3/12
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食肉动物 4
The relationship
between matter and
energy
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Once energy is transformed into heat, it
The first law of thermodynamics states that energy can neither be created nor destroyed. The second law of thermodynamics states that every transformation results in a reduction of the free energy of the system. Because energy transformation cannot be 100% efficient (from the second law), heterotrophs must have less energy, and must therefore be rarer than the plants they feed on. The complexity of ecological interactions means that it is not possible to construct predictive mathematical models of living systems based on these laws of thermodynamics.
blocks if biomass, can be used again, and
recycling is a critical feature. Unlike the
energy in solar radiation, nutrients are not
in unalterable supply. If plants, and their
can no longer be used by living organisms
to do work or to fuel the synthesis of
biomass, the heat is lost to the atmosphere
and can never be recycled. Life on Earth is
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（三）耗散结构理论
€ 普里高津耗散结构理论
Prigogine’s dissipation structure theory 指开放系统在远离平衡态的非平衡态下， 系统可能出现的一种稳定的有序结构。
€ 表明：一个远离平衡态的开放系统，通过 与外界环境进行物质、能量的不断交换， 就能克服混乱状态，维持稳定状态并且还 有可能不断提高系统的有序性，使系统的 商减少。
（一）热力学第一定律
（二）热力学第二定律
1.能量传递有一定的方向，是不可逆的。 2.能量转化过程中存在着衰变现象，必然有 能量的耗散。 3.为了判断能量流动的方向和限度，用自由 能和熵来描述。
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Ecosystems and the laws of thermodynamics
consumers were not eventually decomposed,
the supply of nutrients would become
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exhausted and life on Earth would cease.
（二）流、库、环的概念及应用
1.流—生态系统中能量和物质不断地被 吸收、贮存和转移的运动状态。能量的 转移—能量流。物质的转化—物质流。 流量要多，流速要快
4.为了维持农业生态系统的稳定，应不断的向 系统输入能量，减少熵。
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农业生态学 国家精品课程 课件(第三章)
主要内容
一、能量转移 二、农业生态系统遵守能量流动的
基本规律 三、食物是农业生态系统中的能量
载体 四、农业生态系统的能源、能流途
径和能效 五、农业生态系统的能流调控
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一、能量转移
（一）能量转移
植物利用太阳能，通过光合作用生 产食物能，食物能通过食物链和食物网， 从一个营养级传递到另一个营养级。
Hale Waihona Puke 2021/3/12国家级精品资源共享课
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(四)热力学定律在农业 生态系统中的应用
1.根据热力学第一定律，可以对农业生态系统 的能量流进行定量研究。
2.在农业生态系统能量流中，只有少部分转化
成有机形态的化学潜能储存起来，大部分转化 成热能而耗散。
3.能量流的流动方向是不可逆的，能量只能称 为转化或转移，而不能是循环。
增加流量的方法：提高能量转化效率、 减少消耗
增加流速的方法：缩短周转周期、提高 周转速率
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2.库—能量和物质在运动过程中暂时被吸 收和贮存的单位。库要大、库效率要高。
（1）植物库：库大—土地利用充分、植物产品 多；库效率高—光合效率高
（2）动物库：库大—种群多数量大、动物产品 多；库效率高—出栏率高，产肉蛋奶多
（3）土壤库：库大—土壤肥力高而稳库效率 高—养分损失少，利用率高
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3.环—各种库将流连接起来形成的 整体。环结构要合理
环流库是相互联系的。库要大、效率 高；环结构要合理；流要多且流畅。
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二、农业生态系统遵守能量流动的 基本规律
possible because a fresh supply of solar
energy is made available every day. In
contrast, nutrients such as carbon can be
reused. Chemical nutrients, the building