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侯建林的生物教学博客

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【转载】生态系统 物质与总能量的含义  

2014-12-27 21:45:04|  分类: 经典转载 |  标签: |举报 |字号 订阅

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3         物质与总能量的含义

物质的含义。上述教材第93页:“能量的固定、储存、转移和释放,离不开物质的合成和分解等过程。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……”。引文中有三处提到“物质”,其内涵是否一致?前2处物质事实上是指“有机物”,而第3处则是指“化学元素”。也就是说前2处的“物质”与“物质循环”中的物质(组成生物体的基本化学元素)的含义不一,后者才与其相统一。

总能量的含义。生态系统的“总能量”是指什么?“流经生态系统的总能量”与“生态系统的总能量”是有区别的。上述教材第89:“生产者固定的太阳能的总量便是流经这个生态系统的总能量,这些能量是沿着食物链(网)逐级流动的”,“能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的”。下面通过一道题目进行讨论。

 [2002年广东高考第41题第3小题]下表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果,表中ABCD分别表示不同的营养级,E为分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的总量,Pn表示生物体贮存的能量(Pn=Pg-R),R表示生物呼吸消耗的能量。单位:10千焦/m/

 

Pg

Pn

R

A

159

28

131

B

8707

3694

5013

C

09

03

06

D

1410

619

791

E

2115

201

1914

   分析回答:从能量输入和输出角度看,该生态系统的总能量是否增加?为什么?

分析  有人一看到能量变化,就想到能量是逐级递减的,而将此题答成“不能增加”。显然,这是误解。一个生态系统的总能量,一般指生物群落所贮存的能量的总和。判断该生态系统总能量是否增加,应该比较总输入和总消耗的数量。对本题目而言,该生态系统输入的总能量是生产者固定的总能量[Pg=870.710千焦/m/年)]输出的总能量是所有生物呼吸消耗的能量[R=785.5千焦/m/年)],输入大于输出,总能量增加。

答案3)增加该生态系统输入的总能量大于所有生物消耗能量之和或答Pg(生产者的)>R(所有生物的呼吸消耗)

讨论  不难看出,“流经生态系统的总能量”不同于“生态系统的总能量”。前者是“生产者固定的太阳能的总量”,指输入生态系统的能量,是逐级递减的,而后者的增减则是由输入与输出能量的多少所决定的,可能增加也可能减少;它们在生态系统发生、发展和成熟等过程中是变化的。根据发育状态,总体上可将生态系统可分为三类:一是增长系统。能量的输入超过输出,总生产量超过总呼吸量,多余的能量参与系统内部结构的改变;二是平衡系统。即能量的输入和输出相等,系统的净生产量大致等于零。三是衰老系统。能量输出比输入多,系统变小或较不活跃。

在局部时间段做分析,如果生态系统在一段时间内停止进行光合作用,意味着此时间内停止了能量的输入,而呼吸作用会继续进行,也意味着这一阶段“生态系统的总能量”会减少,而此时能量流动过程还可进行。例如,植物等低营养级的生物在夜间也会被高营养级的动物所食。对从诞生到达到稳定状态的生态系统来说,总体上看“流经生态系统的总能量”总是大于“生态系统的总能量”,它们总是处在动态变化中。

因此, “生态系统的总能量”与“流经生态系统的总能量”既独立的,又相关。其独立主要表现在,其变化具有不一致性。例如,对一个处在稳定状态的生态系统来说,生产者在不进行光合作用的时间,“流经生态系统的总能量”为0,而“生态系统总能量”却不会是0,只是有减少的趋势。只要有生态系统的存在,或者说只要有生物的存在,“生态系统总能量”就一定大于0。其相关性主要表现在,在一定的时间内,“流经生态系统的总能量” 超过“呼吸消耗的总能量”越多,“生态系统的总能量”增加得也就越多。反过来说,“生态系统总能量”的增加的表现之一往往会使生产者数目的增加或体积的增大,势必带来固定太阳能的能力增强,而使“流经生态系统的总能量”有增加的可能

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