物质生产与能量流动
生態系の物質生産とエネルギーの流れ
能量沿食物链逐级递减、单向流动,最终以热的形式散失;相邻营养级之间的传递效率大约为 10%~20%。生产者:总生产量=净生产量+呼吸量;消费者:同化量=摄食量-不消化排出量。
草原上植物铺天盖地,吃草的动物少一些,吃肉的动物更少,处在最顶端的猛禽寥寥无几。这不是巧合:每往上走一个营养级,能量都要被打一个大折扣。这一节教你把这个「折扣」算清楚。
为什么是这样
生物群落与它周围的非生物环境合起来叫生态系统(生態系)。生产者(植物等)通过光合作用把光能转成有机物中的化学能;消费者直接或间接取食生产者;分解者(细菌、真菌等)把遗体和排泄物中的有机物分解成无机物。生产者、一次消费者、二次消费者……这样的层级叫营养级(栄養段階),吃与被吃的链叫食物链,实际交织成食物网。
能量为什么越往上越少?每个营养级得到的能量,有一大部分在呼吸中用掉并以热的形式散失,还有一部分没被下一级吃掉(枯死、死亡后交给分解者)或吃了没消化(排出),真正传到下一级的只是一小部分。热不能再被生产者利用,所以能量是单向流动、不能循环的;循环的是碳、氮等物质。
把各营养级的量从下往上堆起来就是生态金字塔(生態ピラミッド)。按单位时间内获得的能量画的生产力金字塔永远下宽上窄;个体数金字塔可能倒置,如一棵树上生活着许多昆虫;海洋中浮游植物繁殖快、某一时刻的现存量小,生物量金字塔也可能倒置。
定量表达
生产者:光合作用固定的总量叫总生产量,减去自身呼吸量得净生产量(G=N+R)。净生产量再分成三块:一段时间内自身增加的生长量、被一次消费者吃掉的被食量、枯死掉落的枯死量(N=ΔB+C+D)。
消费者:吃进去的叫摄食量,其中未被消化而排出的叫不消化排出量,余下真正吸收的叫同化量(A=I−F)。同化量减呼吸量得生产量,生产量又分为生长量、被下一级吃掉的被食量和死亡量。生产者的被食量就是一次消费者的摄食量。
能量传递效率=某营养级的同化量 ÷ 前一营养级的同化量 × 100%,生产者的同化量取总生产量。相邻消费者之间大约为 10%~20%;生产者对照射到的太阳光能的利用率则很低,通常只有百分之几甚至更低。
- E
- 能量传递效率[%]
- A2
- 该营养级的同化量
- A1
- 前一营养级的同化量(前一级是生产者时取其总生产量)
- 分子分母都用同化量,不用摄食量
- 两者单位相同,且是同一段时间、同一面积内的量
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