对生态系统中能量流动的几个问题的分析

能量的单向流动教师在讲述生态系统中能量的流动时,都要强调:能量的流动是单向的;物质的流动是循环的,属于生物地球化学循环.我认为,能量的单向流动应从以下几个方面理解. (一)能量在生态系统中沿食物链与食物网流动的过程中,很大一部分因生物的呼吸转化成热能散失掉了,根据热力学第二定律:一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的.(见热学教科书)它只能向自由能(在生态系统中就是贮藏在有机物中的化学能)减少的方向进行而不能逆转. (二)能量是伴随着食物沿食物链与食物     

浅谈生态金字塔

任何一个生态系统都包括生物和非生物两类成分。生物成分的生产者和消费者之间,由于取食关系而形成一种单向联系,即食物链。食物链是生态系统中物质循环和能量流动的渠道。因此,关于食物链的研究,在生态学研究中占有重要地位。食物链上的每一个环节被称之为营养级。在顺序的营养级序列上,后一营养     

对“生物与环境”一章的二点分析

高中《生物》第七章“生物与环境”讲述的是有关生物与环境之间密切关系的基础知识。教师在讲述生态系统中的食物链、能量流动等时,建议从以下几方面加深对问题的分析理解,以利提高课堂教学质量。一、关于食物链高中生物课本中对食物链所下定义是:“在生态系统中,各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系,叫做食物链”。由于这个概念中没有指明任何食物链(捕食链)都是以绿色植物为基础,从食草动物为开始的过程。因此,有些学生就搞不清在一个生态系统中由许多食物链彼此互相连结的食物网中的确切食     

“生态系统的稳态”中核心概念梳理及案例分析

生态系统稳态的核心是稳定的营养结构和完善的能量流动、物质循环及信息传递。稳态下,生态系统能量与物质的输入与输出保持平衡,生物成分间通过竞争、捕食等种间关系赋予生态系统一定限度的反馈调节。阐述在教学中如何把握这部分知识的核心概念,帮助学生理解生态系统反馈调节的基础和机制,分析生态平衡被打破时的恢复与重建,提高能量利用效率、保持或改善无机环境,并为学生梳理知识体系,纠正理解错误,提高学习效率。     

“消费者”还是分两级好

现行高中生物教材,将“消费者”分为“初级消费者”(植食动物)、“次级消费者”(小型肉食动物)、“三级消费者”(大型肉食动物)的做法,对具体食物链中消费者尤其是二、三级消费者的界定较麻烦。如在“棉花-→棉蚜-→食蚜蝇-→瓢虫-→麻雀-→鹰-→食鹰动物”域“草-→昆虫-→蛙-→蛇-→鹰”这些食物链中,对二、三级消费者的确定易产生分歧。笔     

我国东北地区农业生态系统的力能学研究——Ⅰ.松嫩平原一个典型农业生态系统的能流分析

一、引言任何生态系统的存在、运动、发展和变化都依赖于能量,因而研究生态系统中能量的流动(简称“能流”)特征是十分必要的。农业生态系统是人为控制下的生态系统。从许多基本特征上看,它是介于自然生态系统(如草地生态系统和森林生态系统)之间的生态系统(Odum,1984)。尽管农业生态系统亦是通过绿色植物(主要是农作物)将部分太阳能转化为贮存于生物质中的化学能,这些化学能经过食物链的流动过程最终转化成热能散失于宇宙中。由于农业生态系统处于人为控制下,其     

基于复杂网络的生态系统稳定性与生态多样性

生态多样性和稳定性之间的内在机理一直是研究热点。本文利用复杂网络理论,根据具体的阔叶混交林生态系统,把物种看成是节点,物种间的捕食关系看成是有向边,物种之间捕食依赖程度看成是边权,构建食物网的复杂有向加权网络。在随机或有选择地移除网络节点的情况下,利用相关指标,计算系统的稳定性和多样性,研究它们之间的关联性。结果表明,在阔叶混交林生态系统中,特定物种的丧失使生态多样性降低,影响了生态系统中能量供求的平衡关系,引起相关物种生活习性的改变,转而对其他物种加大捕食力度,使原本稳定的捕食关系逐渐破裂。捕食关系的不断破裂最终促使生态系统的稳定性下降。因此,在阔叶混交林生态系统中,生态多样性的丧失会降低系统的稳定性,多样性与稳定性呈正相关。     

空间结构对捕食关系影响研究进展

随着人类对环境影响的加剧(如空间破碎化),生态系统的空间结构发生了剧烈变化,极大地改变了生态系统的结构和功能.空间结构对生态系统的影响与捕食关系的改变密切相关,探讨两者之间的联系对于了解破碎生境生态变化的机制至关重要.基于此,本文就典型空间结构对捕食关系的影响进行了论述,包括空间大小、形状、方向、布局和连通性等.资料表明,空间变小、连通性降低、空间及集合群落过度破碎化、空间方向和形状变化等导致捕食成功率过度增长,都不利于猎物-捕食者系统的稳定和持续.关于简单空间构型耦合形成的复杂空间结构对捕食关系,尤其是对多物种共存的复杂捕食关系的影响有待在今后的研究中进一步加强.     

在"生态系统能量流动"教学中发展科学思维及强化生命观念

在"生态系统能量流动"一节教学中,组织学生从微观到宏观分别研究各生命系统的能量流动过程,建立、分析、研究能量流动模型,总结归纳生态系统能量流动的概念及能量流动规律,应用规律解决问题,提高节约粮食的意识,教学过程中不断地发展科学思维并形成系统观、物质与能量观.     

龙吞虎食蛇争斗

你见过一蛇挡洞、众蛇莫出吗?你见过两蛇狼吞虎食同一只老鼠,最后竟连对方也想吞下肚的情景吗?你知道蛇食鼠是从哪里先夹起的吗?这些既惊心动魄,又似斯斯文文的场面,我是在百色市阳圩乡阳圩一组养蛇专业户刘甘军家里一饱眼福的。那天清早,老刘把装到的老鼠一个个打死后扔进食坑里,一条一米多长的吹风蛇(公蛇)便闻味而出,这家伙伸着闪电般的舌头探索前进,当它找到一只死鼠后,先是四周闻遍,后把鼠头夹进自己的三角嘴、断而逐步吞噬。一只直径比它大近一倍的老鼠、吞了足有15分钟。看着它慢条斯里的模样,我简直无法想象蛇类是如何捕食行动迅速的活鼠。这时,其他比它粗大、修长的蛇也懒洋     

杭州湾北岸大型围隔海域人工生态系统的能量流动和网络分析

根据2006年在杭州湾北岸大型围隔海域进行的生态调查数据,利用EwE软件构建围隔海域人工生态系统的能量流动模型.模型由13个功能组构成,分别是肉食性鱼类、底栖捕食鱼类、浮游动物性鱼类、草食性鱼类、蟹类、虾类、软体动物、底栖动物、肉食性浮游动物、植食性浮游动物、大型藻类、浮游植物和有机碎屑,每一组都代表在生态系统中具有相似地位的有机体,基本覆盖了该人工生态系统能量流动的主要过程.能量流动分析表明,围隔海域人工生态系统中能量流动主要以碎屑食物链途径为主,其中植食性浮游动物在能量从低级向高层次转换中起关键作用.人工生态系统的营养级范围为1.00～3.90级,系统的能量流动主要有6级,来自初级生产者的能流效率为9.4%,来自碎屑的转换效率为9.8%,平均能量转换效率为9.6%.经生态网络分析,直接来源于碎屑的比例占总流量的57%,而直接来源于初级生产者的比例为43%,生态系统特征参数:总初级生产计算量/总呼吸量(TPP/TR)、系统物质和能量循环率(FCI)和系统聚合度(A)值分别为2.672、0.25、0.315,表明围隔海域人工生态系统目前正处于发育时期.该研究为首次利用Ecopath模型分析大型围隔海域人工生态系统的结构和能量流动,旨在为富营养化近岸海域的生态修复提供理论依据.     

水稻`褐飞虱和八斑球腹蛛热值的测定

能量的不断流动是所有生态系统内在的共有的功能和特征之一。测定生态系统中各营养阶层的生物热值,不仅可反映生物潜能通过食物链的传递变化规律,而且也是衡量其生产力水平的一个重要指标。随着生态能量学的发展,测定生物的潜能巳成为生态系统功能研究的重要基础。作者于1986年在长沙系统地测定了水稻、褐飞虱(Nilaparvata lugens)及其捕食性天敌八斑球腹蛛(Theridion octomaculatum)的热值。现将其报道如下。     

北部湾生态通道模型的构建

根据1997年～1999年在北部湾进行的渔业资源和生态环境调查数据,利用EwE软件构建北部湾生态系统的营养通道模型,模型由16个功能组构成,包括了哺乳动物和海鸟,每一组都代表在生态系统中具有相似地位的有机体,基本覆盖了北部湾生态系统能量流动的主要过程.模型分析表明,北部湾生态系统的能量流动主要以捕食食物链途径为主,其中无脊椎动物在能量从低级向高层次转换中起关键作用.各功能组的营养级范围为1.00～4.04,哺乳动物占据了最高营养层.生态网络分析表明,系统的能量流动主要有6级,来自初级生产者的能流效率为12.2%,来自碎屑的转换效率为12.3%,平均能量转换效率为12.2%.模型估算的可利用的生物量密度为8.7 t·km^-2,生态系统的生物生产量只占系统净初级生产力的1.81%.当前北部湾海洋生态系统处于不稳定状态.     

高寒草甸生态系统食物链结构分析--来自稳定性碳同位素的证据

稳定性同位素技术应用于生态系统物质流动和食物链营养关系的研究方法 ,是基于生物体内天然存在的同位素比值与它们食物密切相关这一原理建立起来的。即将生物体内的稳定性同位素比值 (如δ1 3C)作为一自然标记 ,根据物种间该值的相对差异 ,追踪生态系统中的主要物质 (如碳源 )的来源和物质流动。于 2 0 0 2年 4～8月测定了高寒草甸生态系统主要生物群落中物种的稳定性碳同位素比值 (δ1 3C) ,依据得到的系统的富集因子( 1 0 5± 0 4 5 )‰ ,分析并确定了所测物种间的取食与被取食关系。结果发现 :高寒草甸生态系统由 5条主要的食物链构成 ,其中 1条为“植物→小型哺乳类→食肉兽 /猛禽”的三节点食物链 ,2条为“植物→牲畜和植物→植食性鸟类”的二节点食物链 ,2条分别为“植物→昆虫→雀形目鸟类→猛禽 /食肉兽”和“植物→昆虫→两栖类→猛禽 /食肉兽”的四节点食物链 ;系统食物链的最大长度为 3 5 3 ,与系统的最大节点数相近。表明稳定性碳同位素可以作为分析高寒草甸生态系统食物网和食物链结构以及食物链长度的有效代理 (proxy)。     

湖北省牛山湖13种小型鱼类的能量密度

鱼类的能量密度(能值)是指单位重量(湿重或干重)鱼体所含能量的多少,其单位一般是kJ/g wet mass或kJ/g drymass,它能够反映鱼类的营养状态和储能水平,是鱼类生物能量学研究的关键参数之一;同时,在对水域生态系统食物网结构和能量流动的研究中,将鱼类种群的生物量由重量单位换算为能量单位,也必须建立在已知的特定鱼类能量密度之上。国内已有不少研究对主要养殖鱼类(如草鱼、团头鲂、鳜、乌鳢等)进行过能量密度的测定[1,2]。小型鱼类是长江中下游湖泊鱼类群落的重要组成部分,其种类数量在一个湖泊中一般为30—40种,超过鱼类总数的一半以上,资源蕴藏量相当丰富[3]。它们处于食物链的中间环节,一方面作为饵料鱼被食鱼性鱼类如鳜、乌鳢、翘嘴等所捕食,另一方面又和与其营养级相近的经济鱼类如鲢、鳙、鲤等争夺湖中的饵料资源,可见,小型鱼类在长江中下游湖泊生态系统的物质循环和能量流动中占有相当重要的生态地位,如何控制和利用湖中过剩的小型鱼类资源已成为渔业资源管理者和渔业生态学家所关注的焦点[4]。目前,已有对小型鱼类在长江中下游某些湖泊中的种群丰度和群落结构特征的初步调查[3,5];然而,有关湖泊野生小型鱼类能量密度的研...     

现代化经济建设与生态科学——试论当代生态学工作者的任务

宇宙空间是无限的,但适于人类生活和生物生存的生物圈则是有限的,它是个松散结构的大系统,其中包括许多类型的生物集团与无机环境结合而成的功能单元,即生态系统。在长期进化过程中,通过物质循环与能量交换,生物圈与生态系统之间建立了相互协调与补偿关系,并使生物圈及生态系统都具有一定限度的调节功能。人类对自然界的依存关系,以及自然界所形成的生态平衡是长期演化而形成的,人类亦参与和适应了此平衡过程。维持这种平衡的基础是有规律的物质循环和能量交換。此种质能流动则是通过     

能量标签技术及其在红树林生态系统能流研究中的应用

传统上认为红树林输出的有机质产生巨大的能流,支持了巨大的河口和近岸水域生态系统的次级生产。但能量标签技术的研究结果却显示红树林输出的有机质的作用并没有如此巨大。用红树碎屑难消化特性来解释此现象,此外数学模型模拟分析发现潮汐的稀释作用也可以解释这种现象。但这两者都不能解释,在其他初级生产者稀少时,红树材输出的有机质可以被大量利用的现象。在有红树林的河口和近海岸水域生态系统中,藻类等非红树初级生产者具有比红树植物更高的初级生产力,而且更容易被动物获得和消化。可以认为是藻类等巨大初级生产力的竞争作用导致红树初级生产在消费者组织中很难被发现,如此上面提到的难题就能得到很好的解决。此外能量标签技术检测出的是红树的初级生产在消费者组织中的相对比率,不是绝对数量值,从此角度看,能量标签技术的结果与传统观点不是矛盾而是互相补充的关系。由此推测红树的初级生产应该还是被消费者所利用,只是它们在消费者初级营养来源组成中占的比例并不大,但其绝对数量并不少。这与传统观点认为的红树的初级生产被大量利用,支撑了具有巨大的次级生产稍有不同。此外,能量标签技术在红树林生态系统中的适用性尚未检验;计算食物组成的数学工具不是很完善;实验设计上考虑的不够全面;对定量研究有一定的影响。     

昆虫生态能学理论及其在害虫管理中的应用

能量流动是所有生态系统内在的共有的功能特征之一。昆虫作为生态系统中的一个重要组成成分,它的生态能学研究受到了极大的关注。目前,国外已对100多种昆虫的个体能量收支和种群能量动态进行了研究[1]．国内这方面起步较晚,迄今仅见褐飞虱NilaparvatalugensStal[2]、棉蚜AphisgossypiiGlover[3]、棉铃虫HelicoverpaarmigeraHuber[4,5]、狭翅维蝗Chorithppusdubius（Zub)]6]和捕食性天敌类昆虫[7]的个体能量收支或种群能量动态的报告。本文根据作者对昆虫生态能学的研究及有关文献,系统地论述了昆虫生态能学的理论、方法及其在害虫管…     

拯救极度濒危的华南虎--华南虎野化放归国际研讨会在北京召开

以捕食有蹄类动物为主的华南虎是亚热带常绿阔叶林森林生态系统中的顶级肉食动物。半个世纪以前,华南虎是亚热带常绿阔叶林森林生态系统中的捕食者,它维系着生态系统的食物网结构稳定与能量的流动。在20世纪50年代初期,亚热带常绿阔叶林森林生态系统中生存着4000只以上的华南虎。由于大规模猎杀与生境破坏,野外的华南虎种群崩溃了。近年来多次野外考察都未能发现在中国南部华南虎存在的证据。华南虎是中国特有的虎亚种,也是目前世界上最濒危的野生动物之一。拯救华南虎既是中国的责任,同时也是国际社会的共同愿望。目前,中国已经启动了拯救…     

生态系统中流动路径多样性的测度

路径作为生态网络组成的一个基本单元,是生态系统中物质、能量流动的通道。生态系统的结构和功能是通过生态系统中不同路径上能量和物质的流动来实现的。路径多样性是反映生态系统营养结构多样性的一个重要侧面。本文在定义基路径和等价基路径的基础上,给出了生态系统中流动路径多样性的测度