能量生态学(四):生物个体的代谢能量

第一讲中,曾列出基本的能量平衡方程:I=R P F第二、三讲中我们曾详细地讨论过热量平衡方程:M R_(吸收)=R_(散失) H_■±H_■ λ_E(13)对一个生物体来说,上述第一式中的 R(维持生存的代谢所“消耗”的能量)与第二式中的 M(代谢产生的热)是一个数值相同的变量。它是有机体维持其一系列内在新陈代谢活动的动态平衡及更新机体组织所需要的能量。这部分能量最终都转变为热,参与生物与其环境之间的热交换。换句话说,代谢能同能量的两个基本特征(作为生物的环境因子及维     

小型哺乳动物繁殖期的能量收支对策

乳动物能世的分配及权衡,尤时无刘不体现于繁殖乃至生活史的各阶段。相应的生活史及繁殖对策构成了繁殖能量收支的基本理论 文章从繁殖期能量蝴分人手。综述了小哺乳动物繁殖期间的能量分配埘策及哺乳期的能量权衡：其中繁殖期闯的能量分配对策包括时间的优化分配 提高能量的同化效宰、利用体内储存及能量的补偿等对策。阐述了哺乳期的能量权衡主要对母体的能量权衡对策咀及后代的权衡理论,较系境地分析了母体与幼体以及幼体之间的能量权衡 这些繁殖能量对策是小哺乳动物长期自然选择的结果。任何单一的繁殖对策都不可能总是最优的,物种在不同的条件下会采取不同的对策适应环境。     

能量生态学(二):生物与其环境的热交换

上一讲我们曾提及,当前能量生态学的研究着重于把生物与能量的关系分两点来探讨。其一是把能量看作为生物环境的一个特性,一个重要的生态因子,主要指的是热能的传递与消散。研究得较广泛的是生物,特别是动物与其环境的热交换及其体温调节。也有人把这方面的研究单独分出来称为热生物学(ThermalBiology)或生物物理生态学(Biophysical Eco-logy)。其二是把能量视为维持与延续生命运动的必不可少的部分,主要是化学能的传递与转化,特别注重生物的获能对策,生物能量的分配模式等。有人把这类研究称之为生物能     

鸟类能量学的学科结构及其发展

从学科结构,发展简史及种群能量学3个方面介绍鸟类能量学的研究进展,学科结构主要按生理学和生态学两种透视法相应的种群能量学和生态能量学来划分,发展简史包括鸟类能量学的诞生,。发展及我国鸟类能量学的研究现状,种群能量学着重介绍研究范畴,个体代谢类,不同活动的能当量,繁殖能学,每日能耗（DEE）及种群和群落能流等的研究进展。     

冬小麦生长率及麦田能量收支分析

在农田生态系统中,活动层能量收支关系直接影响该系统的物质和能量循环。绿色植物叶面积是影响农田能量平衡和光能转化的主要因子。研究冬小麦田能量收支关系及光能利用率,对研究农田生态系统的物质和能量平衡具有重要意义。一、试验设计和观测方法试验点设在河北省栾城县良种场(114°39′E,37°52′N),1981年和1982年布置有丰     

我国东北地区农业生态系统的力能学研究——Ⅱ.东北平原地区主要农作物系统的能量利用

正如本研究第Ⅰ部分所述(闻大中,1986),农作物系统是东北平原地区农业生态系统的主要的和基本的部分,若对该地区农业生态系统的能量利用特征作深入地探讨,就必须研究各种农作物系统的能量利用问题。为此,分别选择辽宁省大洼县、法库县及黑龙江省海伦县作为东北平原南部、中部和北部的3个点,调查分析其各种主要作物系统的能量利用特征,并探讨其改进方向。     

青冈种群的能量积累

１引言青冈（Ｃｙｃｌｏｂａｌａｎｏｐｓｉｓｇｌａｕｃａ）种群的能量积累,是能量代谢的主要部分。能量积累过程是通过植物的三大生理代谢活动之一光合作用而实现的。在研究了青冈林能量环境的基础上,对植物的光合作用进行了测试和分析,从而阐明了能量积累的规律。青...     

剧烈运动中的能量供应

剧烈运动是指持续时间短、运动强度大,以无氧供能为主的运动,但是机体的能量供应又是一个连续的统一整体。剧烈运动时能量供应主要有以下两种形式: 1.高能磷化物(ATP、CP)供能 ATP是高能化合物中最重要的一种,在提供能量中起重要作用。肌肉活动时,肌肉中的ATP在ATP酶的催化下,分解为ADP和无机磷酸,同时放出能量。每克分子ATP分解为ADP可释放7-12千卡的热能,这是肌肉收缩时唯一的直接能源。 ATP在释放能量转变为ADP后,ADP再接受能量又生成ATP。ADP虽也有一个高     

天然更新檫木林的能量分析

在测定天然更新檫木林的檫木[Sassafras tsumu (Hemsl.) Hemsl.]各器官热值的基础上, 建立檫木能量回归模型, 进而计算了群落能量现存量. 结果表明: 檫木各器官热值具有一定差异, 其中叶的热值最大, 树干的热值最小; 檫木树干、枝、根及全树的能量与D和 D2H(D为胸径, H为株高)回归关系达到极显著水平, 而叶的能量与D和D2H回归关系不明显; 各径级檫木树干能量的70%以上聚集在树干下部; 不同径级檫木枝的能量分布不同, 大径级主要集中在枝的中上部, 中小径级主要集中在枝的下部; 天然更新檫木林檫木的能量现存量为1.23×106 kJ·hm-2,从大至小排序依次为树干(72.58%)、根(20.15%)、枝(7.08%)、叶(0.19%).     

不同温度对中国对虾生长及能量收支的影响

研究了18～34℃6个不同恒温下中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)的生长、饵料转化率及能量收支。结果表明,中国对虾的体重及能量特定生长率分别变动在1．22％～3．27％和1．33％～1．45％之间,在18～31℃温度范围内随温度升高而升高,34℃下则显著下降．对虾的摄食量及对饵料的消化率总体上随温度升高而升高,但在34℃下则有所降低;饵料重量转化率和能量转化率分别在28．99％～53．09％和15．70％～7．24％之间,总体上随温度升高而有所下降．根据拟合的多项式方程推算得到的中国对虾的最佳生长温度为29．7℃,生长能和呼吸能的变化主导着中国对虾的能量收支模式,随温度升高生长能占摄食能的比例逐渐降低,而呼吸能比例则逐渐升高。本研究表明,对虾在适宜温度下获得的较高生长率主要归因于较高的摄食量和食物消化率。     

长白落叶松人工林热值及其能量现存量

采用量热法对5个径级的长白落叶松各器官热值进行测定,结合生物量的数据,对长白落叶松的能量现存量进行研究。结果表明:长白落叶松各器官能量现存量模型W=aD~b最适推算长白落叶松的能量现存量。长白落叶松各器官热值的测定结果显示:枝皮干叶根。各器官的能量现存量呈现:干根皮枝叶的规律,能量现存总量1988.39×10~9J/hm~2,地上部分能量现存量远远高于地下部分,主要集中在0—12 m的树段,地下部分主要集中在粗根和根坨。对比5个径级根系的能量现存量,20径级根系的能量现存量最大(187.73×10~9J/hm~2),8径级根系的能量现存量最小(7.72×10~9J/hm~2)。对比5个径级长白落叶松的能量现存量,16径级的能量现存量最大(723.45×10~9J/hm~2),8径级的能量现存量最小(46.58×10~9J/hm~2)。对比长白落叶松和樟子松的能量现存量可知:长白落叶松小于樟子松。     

东北阔叶红松林能量平衡特征

采用涡度相关法,结合小气候观测,对东北阔叶红松林的能量平衡特征进行了研究。结果表明,森林全年获得的辐射能量为2.3×109J/m2,平均净辐射(Rn)强度为72.1 W/m2,12月最小,平均为5.8W/m2,6月最大,平均为127 W/m2。除了受太阳高度角的支配,Rn对中小尺度天气变化响应显著。非生长季,森林主要能量支出项为感热通量(H),约占Rn的72%,H最大值出现在5月份;生长季,主要能量支出项为潜热通量(LE),约占Rn的60%,LE最大值出现在7月份。全年因蒸散消耗的能量为1.2×109J/m2,占净辐射的52%,森林蒸散的水量为493mm,占降水量的88%。波文比β近似呈U字型变化,其值受森林物候变化影响显著,在非生长季平均值约为3.0,生长季为0.5左右。土壤热通量(G)在非生长季表现为能量平衡方程的收入项,约占有效能量的5.0%;生长季表现为支出项,约占有效能量的4.0%,其变化过程与土壤温度梯度及叶面积指数密切相关。长白山通量观测站能量平衡收支闭合度为86%,不闭合的原因有待于进一步的研究。     

青藏高原三江源区人工草地能量平衡的变化特征

为揭示建植人工草地对青藏高原三江源区能量平衡的影响,利用涡度相关和微气象系统的观测数据定量分析了该区域人工草地能量收支及其各分量的变化特征。结果表明:太阳总辐射(R_s)和净辐射(R_n)的日最高值分别为33.6和19.1 MJ m~(-2)d~(-1),年累计值分别为6789.4和2773.3 MJ/m~2;全年R_n与R_s的比值(R_n/R_s)为0.41,但生长季的R_n/R_s(0.54)明显高于年均值;显热(H)与潜热(LE)通量呈明显的季节变化,H最低值出现在12月,之后随R_s的增强而增加,但进入生长季后呈下降趋势,7月中旬出现次低值;而LE在冬季维持较低值,3月以后迅速增加,最高值出现在生长旺季的7月。在能量分配上,可利用能量主要消耗于LE和H,年均LE/R_n,H/R_n,G/R_n分别为0.46,0.45和-0.13。但能量分配的季节变化差异明显,波文比(β=H/LE)在冬季、春季、夏季和秋季的平均值分别为3.33、0.68、0.42和1.29。受植被叶面积指数(LAI)等生物因素以及土壤含水量(SWC)、饱和水汽压差(VPD)等环境因素的共同影响,冠层导度(g_c)和解耦系数(Ω)的年最大值均出现在夏季,其平均值分别为16.22mm/s和0.70,表明在植被生长盛期LE仍受R_n的控制,其它季节Ω均值低于0.5,说明LE更多的是受VPD调控。本研究说明,虽然三江源区接收的太阳总辐射较强,但R_n/R_s相对较低,生态系统能量平衡中各分项的变化主要受植被、土壤含水量以及净辐射的控制,在退化草地恢复过程中,由于建植人工草地增加了植被覆盖度,进而改变了能量收支过程及能量平衡各分项。     

“能量的释放和利用（第1课时）”的情境教学

1教学背景分析 1．1内容分析本节课是苏科版生物学教材7（上）第2单元“生物从环境中获取物质和能量”第6章“能量与呼吸”第1节“能量的释放和利用”的起始课能量的释放需要氧是本节课的重点．对呼吸和呼吸作用进行区别,理解什么是呼吸作用是本节课的难点。     

内蒙古温带荒漠草原能量平衡特征及其驱动因子

基于内蒙古苏尼特左旗温带荒漠草原生态系统观测站2008年全年的涡度相关观测与相应的生物、环境观测资料,对生态系统能量平衡特征及其驱动因子分析表明:能量平衡各分量(净辐射,Rn;感热通量,H;潜热通量,LE;土壤热通量,G)呈单峰型日动态,白天大部分时间H/RnG/RnLE/Rn;夜间G/Rn占主导;全天LE/Rn相对较小,即使在植物生长盛期。较低的LE/Rn可能与荒漠草原气候干旱及植被分布稀少有关。日Rn受天气变化的影响,特别是在雨季,Rn日间差异较大,呈现锯齿状波动。能量平衡各分量季节变化明显,Rn、H、LE和G最大月分别为7、5、6月份和6月份。全年H是Rn的主要能量支出项(58%);LE其次(26%),年蒸散量(190.3mm)大于年降水量(136.3mm),与多年平均降水量接近(183.9mm),其中最大日蒸散率3.8mm/d;G所占比例较小(1%),全年基本保持平衡。然而G白天吸收能量,夜间释放能量;夏季储存能量,冬季释放能量的特点,在能量平衡中存在类似"能量缓存"的作用,不能被忽略。降水过程显著影响内蒙古温带荒漠草原水热交换。降水后较降水前LE峰值明显增大,而H峰值降低。日蒸散率峰值多数与降水事件有关。而且,生长季日蒸散率波动与降水引起的SWC变化趋势一致。生长季潜热分配(LE/Rn)主要受到土壤含水量(SWC)、饱和水汽压差(VPD)及叶面积指数(LAI)共同影响。LE/Rn随SWC增大呈增加趋势,LE/Rn随VPD增大而降低,LE/Rn随LAI增大呈二次曲线变化。其中LAI为0.2m2/m2是一个阈值,当LAI0.2m2/m2,SWC是LE/Rn主要驱动因子;当LAI0.2m2/m2,SWC和LAI共同驱动LE/Rn。应用退耦因子(Ω)评价了荒漠草原与大气之间水汽交换的耦合状况。与其他草原类型相比,本研究区退耦因子(Ω)相对较低(生长季平均0.15)。生长盛期Ω相对较高,Rn是LE的主导因子;而生长前期和后期Ω相对较低,VPD是LE的主要控制因子。     

九寨沟针阔混交林能量平衡特征

青藏高原及其周边地区的能量交换过程是推动我国及东亚地区天气过程演变与气候变化的重要因素。青藏高原及其周边山谷地区与青藏高原—四川盆地过渡区具有独特的大气边界层热力结构,其能量收支研究不可忽视,但由于长期观测数据的缺失,该地区的能量平衡特征尚未解明。以青藏高原东北边缘向四川盆地陡跌的过渡地带的典型亚高山河谷九寨沟的针阔混交林为研究对象,利用涡度相关系统,对九寨沟典型针阔混交林2014—2015年各能量通量进行了连续观测,分析了该生态系统能量平衡各分量的变化特征,讨论其能量闭合状况。结果表明:能量平衡各分量均与净辐射有相似的日变化、季节变化特征。与萌芽期、生长期、生长后期相比,冻土期各分量峰现时间均延迟2—3 h;而且各项绝对值大小在不同季节占比不同:冻土期和萌芽期显热通量为能量主要支出项;而生长期与生长后期潜热通量占主导地位。九寨沟2014与2015年生长期潜热通量占净辐射比值分别为0.69、0.75,远高于青藏高原其他地区。两年间研究区能量不闭合,能量闭合度分别为0.75,0.71。对于更好地理解高原山区和从高原到盆地的能量循环机理和动力学有着重要意义。     

淀山湖水生维管束植物群落能量的研究

本研究测定和分析了淀山湖水生维管束植物群落样品的热值、能量现存量、能量固定量以及太阳能转化效率。结果表明：(1)水生植物的平均热值为15.39kJ·g-1DM,茎叶热值大于根部热值,挺水植物热值大于漂浮植物,后者又大于沉水植物;(2)群落热值为漂浮植物群落与挺水植物群落相近,均大于沉水植物群落;(3)群落能量现存量为挺水植物群落>沉水植物群落>漂浮植物群落。沉水植物群落能量现存量在不同水深层次上的分配有3种类型; (4)群落太阳能转化效率平均为0.54%,芦苇群落最大,可达2.90%,沉水植物群落平均为0.26%。     

农业生态系统能量分析

农业生态系统的能量分析从能流着手进行农业生态系统的功能量化分析,是农业生态系统重要的研究方法之一。本文简要回顾讨论了农业生态系统能量分析研究的历史和进展。着重讨论了能值分析方法对传统能量分析方法的新发展,分析了农业生态系统能量分析目前存在的问题,并就其进一步发展方向进行了探讨能值分析方法用生产某种能量或物质所直接或间接耗用的太阳能值量来衡量该能量或物质的价值,不仅在概念上而且在算法上都是原有能量分析方法的新发展．发展到能值分析阶段的农业生态系统的能量分析方法亦存有自身的不足之处,如能值转换率的计算过于繁复,能值指标体系缺乏统一性及系统可持续发展的能值综合评价指标缺乏等。这些问题的解决与能值最大功率的明晰化、能值分析与能量及耗散分析的结合、与物质分析及景观结构分析的结合等研究等共同构成了农业生态系统能量分析的几大发展方向。     

“生态系统能量流动”的教学分析与设计

生态系统的存在与发展主要取决于能量持续不断的流动和物质周而复始的循环。生态系统作为一个动态开放系统,具有能量流动、生物生产、物质循环、信息传递等基本功能。其中,物质作为能量的载体,使能量沿着食物链（网）流动;能量作为动力,使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。     

微生物的能量利用率

微生物吸收的营养物质,既可供给微生物合成细胞组分或代谢产物,又可提供生命过程所需的能量。营养物质经细胞分解之后放出能量,满足生长发育的需要。不过,营养物质所含能量,在分解时,或者全部放出,或者部分放出,或者根本不放出。在前两种情况下,细胞都不可能百分之百地利用所放出的能量,在后一种情况下,细胞根本没有获得能量。因此,微生物