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第十二章:生态系统中的能量流动
一、生态系统中的初级生产
1,初级生产的基本概念
初级生产量或第一性生产量(primary production)
植物所固定的太阳能或所制造的有机物质.
primary production)
总初级生产量(gross primary production)
GP = NP + R
NP = GP – R
生产量:指单位时间单位面积上的有机物质生产量。
生物量:指在某一定时刻调查时单位面积上积存的有机物
质,单位是克干重/m2或J/m2。
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2,地球上初级生产力的分布
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全球净初级生产力在沿地球纬度分布上有三个高峰,第一高
峰接近与赤道,第二高峰出现在北半球的中温带,而最小的第三
高峰出现在南半球的中温带。
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海洋净初级生产力的季节变动是中等程度的,而陆地生产
力的季节波动则明显的大,夏季比冬季平均高60%。
表 12-1 生物圈主要生态系统的年和季节净初级生产力(单位 1015 g)
  海洋的陆地的
季节的
V-VI 月
VII-I 月
X-XII月
I-III 月
生物地理的
贫营养的 热带雨林
中营养的 落叶阔叶林
富营养的 针阔混交林
大型水生植物 常绿针叶林
落叶针叶林
稀树草原
多年生草地
阔叶灌木
苔原
荒漠
栽培田
总计
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我国陆地植被净初级生产力及其季节变化,根据遥感信息
和地面气候资料的模型初步估计,年总净初级生产力约
×109 t C (孙睿、朱启疆,2000)。
生态系统的初级生产量,还随群落的演替而变化。
早期由于植物生物量很低,初级生产量不高。
一般森林在叶面积指数达到4时,净初级生产量最高
但当生态系统发育成熟或演替达到顶极时,虽然生物量接
近最大,系统由于保持在一动态平衡中,净生产量反而最小。
水体和陆地生态系统的生产量都有垂直变化。
如森林,一般乔木层最高,灌木层次之,草被层更低,
而地下部分反映了同样情况。
水体也有类似的规律,不过水面由于阳光直射,生产量
不是最高,最高的是深数m左右,并随水的清晰度而变化。
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3,初级生产量的限制因素
(1)陆地生态系统
光、CO2、水和营养物质是初级生产量的基本资源,温度是影响
光合效率的主要因素,而食草动物的捕食减少光合作用生物量。
(2)水域生态系统
淡水生态系统
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富养化(entrophication)
N,P,C是造成湖泊富养化的主要营养物质,磷是植物生产
量的主要限制因子。
结果:硅藻、绿藻
蓝绿藻
蓝绿藻能成为优势浮游植物的原因:
浮游动物和鱼不愿以蓝绿藻为食。
很多蓝绿藻能固定大气中的氮,但氮缺乏时,它们便处于
有利的竞争地位。
CO2
光
温度
O2
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海洋生态系统
光:是限制海洋初级生产量的一个重要因子。
1米深出,50%的光被吸收;20米深出,仅有5—10%的光。
浮游植物的净生产力
的计算公式:
其中:P为浮游植物的光合作用率(以每天每平方米海洋表面所固
定的表示;R为入射光亮的相对光合作用率;K为每米深光的消退
系数;C为每立方米海水所含叶绿素的克数。
件下,。
营养物质:
K、P为主要限制因子,但却分布在深水层中。
肥沃的土壤可含5%%的N,可生长50kg/m2(干重);富饶的
%的N,只能维持不足5g /m2 (干重)的浮游植物的生存。
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4,初级生产量的测定方法