（1）草地生物个体能流
功 光能或 食物 吸收、 取食 总生产 呼吸作用 辐射或蒸发 幼仔 净生产 分泌 排尿 排粪 生长
产量
腐食动物 植食动物
通过个体的能量流动模式，G.O.Batzli，1974

分析个体水平上的能流，是了解群体水平乃至生 态系统水平上能量流动的基础。


生物个体的能量关系：
寄生食物链（parasite food chain ）：
2.食物网（food web） 生态系统中生物之间的关系并不象上述 描述的那样简单，而是存在着错综复杂的 关系。许多食物链彼此交错连接，形成网 状结构。 越复杂抵抗外界的能力强；简单容易发生 波动和灭亡，尤其是关键种的消失；研究 中还是要尽量简化，研究主要食物路径。
三、食物链和食物网
1、食物链（Food chain） （1）食物链：生态系统中各种生物之间通过采 食与被采食、捕食与被捕食的食物关系，相互间 结成一个整体，按取得食物的顺序排成一列，就 象一环扣一环的链条，这叫做“食物链”。
一个草地生态系统常见的食物链
(2)食物链的类型
捕食食物链（grazing food chain）：是以活的动植物
4.生态平衡(balance):生态系统通过批发育和调节所 达到的一种相对稳定的状态,它包括结构上\功能上 和能量输出输入上的稳定,但这种平是相对的和动 态的，自然条件下，生态系统总是朝着种类多样 化、结构复杂化和功能完善化的方向发展直到系 统达到成熟的稳定的状态。 5.生态危机:是由于人类的盲目活动而导致局部地 区,甚至整个生物圈结构和功能的失衡.
同化＝消费－（粪便＋尿） A＝C－Fu A＝P＋R C为动物从外界摄食的能量，A为被同化的能量， Fu为粪尿能，P为净生产能，R为呼吸耗能


个体能量关系的分析：用于进行生态预测
同化效率（A/C%） 农业生产效率（P/C%） 生物生产效率（P/R）
食物摄入 0.295（92%） 再摄入 0.026（8%）
第二节 草地生态系统的能量流动
一、 生态系统能量流动的基本概念

1、生态系统的能量来源： 能量的基本来源－－太阳
热能 太阳能 光能
光合作用
温暖大地 推动大气和水循环
化学能
维持生命 空间位移 合成新的原生质 形成贮存物
2、生态系统的能量平衡与热力学定律：
能量是生态系统的动力，是一切生
命活动的基础。 能量有两种形式：动能和潜能。
（3）生态系统的结构 ①形态结构是指生态系统中生物种类、 种群数量物种空间配置以及物种随时间而发 生的变化等； ② 生态系统的营养结构是指一 种以营养为纽带，把生态系统的生物成分和 非生物成分紧密结合起来，构成生产者、消 费者、分解者三大功能群，能量流动、物质 循环和信息传递成为三大功能的有机整体。 营养结构是研究生态系统的基础。
NU
I：能量的总输入； NU：未被利用的能量； A：同化的能量； R：代谢消耗的能量； P：用于生产的能量； G：用于生长的能量； B：生物量； S：体内贮藏的能量； E：排泄的能量
S Ι A P B R E G
能量流动的基本模式，引自Odum，1983


上述能量流动的基本模式充分反映了生态系统中任 何生命层次和生态层次能量流动的共同特点，它不 仅可用来表示植物、动物和微生物的能流，也可以 用来表示个体、种群、群落及至生态系统的能流。 能流的分析： A＝I－NU ；
3.生态系统的研究内容 (1)自然生态系统的保护与利用 (2)生态系统调空机制的研究 (3)生态系统的退化机理\恢复模型及其修复的研究 (4)全球性的生态问题研究 (5)生态系统的可持续发展研究 4.生态系统的研究意义 (1)生态系统方法为我们研究生态问题提供了新方法; (2)系统研究属于整体研究,分科不等于系统; (3)是自然资源合理利用与开发的基础; (4)具有现实意义
3、生态系统的“能流”：

定义：在特定的时间和空间范围内，能量在 生态系统各组分间的运动与转移是一种连续 的动态过程，因而，形成能量流动（能流） 生物与环境、生物与生物之间的能量转移和 转化，就是生态系统中能量的流动过程。 生态系统的重要功能之一就是能量流动。 生态系统的能量流动也遵循热力学两个定律： 能量转化和能量守恒定律。
羊草种群能量流动过程
祖元刚等，1987
二、生态系统的组成部分与基本结构 1.组成成分 (1)非生物环境:气候因子,基质和媒介,生 长和代谢的基本材料等 (2)生产者:绿色植物和化能细菌 (3)消费者:植食动物,肉食动物,寄生动物, 杂食动物 (4)分解者:异养生物,如细菌\真菌\原生 动物\土壤动物
2.生态系统的结构 (1)构成生态系统的3个条件: ①系统是由许多成分组成的； ②各成分之间不是孤立的； ③系统具有独立的特定的功能. (2)构成系统的3个亚系统: 生产者亚系统,消费者亚系统,分解者亚系统



太阳
植物
食草动物
食肉动物
分解者
能量在草地生态系统中的流动
4、生态系统能量流动的特点：




能量在生态系统内的流动是单流程，能量只能一 次通过生态系统，并不进行循环。 生态系统是一个开放的系统。要维持生态系统的 正常运转，该系统必须接受源源不断的能量。生 态系统是能量贮存与逸散的系统。能量进入生态 系统通过固定、流动和最后返回环境。 能量进入到生态系统中后，能量的数量逐级锐减， 能流越来越细，直到以废热形式全部散失为止。 能量流动和物质循环两个过程是同时进行、不可 分割的。它们是生态系统的动力核心，能量流和 物质流共同驱动着草地生态系统的运转。
第六章 草地生态系统与景观
第一节 生态系统概述
一、生态系统的基本概念与特征 1.生态系统的基本概念 生态系统(Ecosystem):是指一定空间区域内生物群落与非 生物环境之间通过不断地进行物质循环\能量流动和信息 传递过程而形成的相互作用和相互依存的统一整体.草地 生态系统是其中的一个类型. 生态系统的概念由英国生态学家A.G.Tansley于1935年首次 提出.
2.生态系统的特征 (1)生态系统是生态学上一个主要的结构和功能单位, 属于生态学研究的最高层次. (2)生态系统内部具有自我调节能力. (3)能量流动\物质循环\信息传递是生态系统的三大 功能. (4)营养级数目受限于生产者所固定的最大能值和这 些能量在流动过程中的巨大损失,通常不会超过5~6级. (5)是一个动态系统,早期与晚期具有不同特征.
为起点的食物链，直接以生产者为基础继之以植食性 动物和肉食性动物，能量沿着太阳—生产者—植食性 动物—肉食动物流动。 青草——野兔——狐——狼 藻类——甲克虫——小鱼——大鱼 碎屑食物链（detrital food chain ）：以碎屑为基础高 等植物的枯枝落叶被分解者利用，然后再为多种动物 所食。
(2)正反馈:即生态系统中某一成分的变化引起 其它一系列变化,反过来不是抑制而是加速最 初引发变化的成分所发生的变化,它是使生态 系统远离平衡态或稳定,鱼塘污染—鱼死亡— 导致更多鱼的死亡.
六、生态系统的类型划分 1.人类活动的影响:自然和人工 2.环境性质:水生生态系统,陆生生态系统 3.能源来源: (1)无补加太阳能 (2)自然补加太阳供能 (3)人类补加 (4)燃料供能的城市工业系统

生态系统的动能是生物与环境之间互相传递 和转化的一种能量（热和辐射）；
生态系统中的潜能是蕴藏在光合产物中被束 缚的能量（化学能），它通过食与被食关系 在生物之间转移、转化和释放。

能量在生态系统内的传递和转化规律
服从热力学的两个定律：


热力学第一定律：在自然界发生的所有现象中， 能量既不能消失也不能凭空产生，它只能以严格 的当量比例由一种形式转变为另一种形式－－能 量守恒定律。 热力学第二定律：在封闭系统中，一切过程都伴 随着能量的改变，在能量的传递和转化过程中， 除了一部分可以继续传递和作功的能量（自由能） 外，总有一部分不能继续传递和作功，而以热的 形式消散。这部分能量使系统的熵和无序性增加 －－能量转化定律。



二、 草地生态系统能量流动的渠道
食物链和食物网是生态系统能量流动的渠道。
能量沿食物链的流动： 食物链是生态系统中能量流动的渠道，能量流动 沿着食物链一级一级地进行。 通过生态系统的能量流动是连续的，始于太阳辐 射能的截获和转化，终于有机物的完全分解。 能量数量沿食物链逐级减少。每一营养级的生物 类群都把从前一个营养级所获得的能量，一部分 用来维持自己的生活和繁殖，其余部分能量转移 到下一个营养级去。

RR 818.32
15.74%
单位：kcal/m2.d
TR 1408.48
20.09%
Tr 2839.31
64.61%
Rp 49.6 Rd 16.55
0.32%
0.96%
CSR 5199.00
50.17%
GAR 2972.20
2.65%
Pg 132.89
1.28%
Pn 65.59
CSR.总辐射，RR.反射辐射，TR.透射辐射，GAR.羊草种群吸收的总辐射， Tr.蒸虅作用，Pg.总光合作用，Rp.光呼吸，Rd.暗呼吸作用，Pn.净光合作用
一个温带草原生态系统的食物网（简化）
四、营养级与生态金字塔 1.营养级(Trophic level ):一个营养级指处于食物链某 一环节上所有生物的总合.能量趋于减少,原因有:各 级消费者不可能100%利用上一个营养级的生物量,总 有自然死亡和被分解者利用;同化率小于100%,大部 分作为排泄物进入环境,为分解者所利用;维持自身生 命活动总要消耗掉一部分能量.一般4~5级,很少有超 过6级的. 2.生态金字塔 (1)数量金字塔;(2)生物量锥体;(3)能量锥体 能量10%定律,即Linderman efficiency