生态系统中的能量流动

下图是生态系统中一条食物链内能量流动的模式图。图中的L代表照射到这条食物链内的太阳总辐射能量。从图中可以看出,L中大约有一半左右的太阳辐射能量是植物体内叶绿素不能吸收利用的(叶绿素主要吸收波长为640～660 nm的红光和波长为430～450 nm的蓝紫光),在叶绿素能够吸收的那部分太阳辐射能量中,又有大部分转变成热而散失掉了(对陆生植物来说,这主要用于蒸腾作用)。因此,真正被植物体光合作用固定下来的太阳辐射能量就不是很多了。

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生产者能够固定的这部分太阳辐射能量(或者说是生产者生产出来的有机物的量)叫做初级生产量。在单位时间(如1 a或1 d)里,生产者所固定的全部太阳辐射能量,就叫做总初级生产量(PG)。在光合作用的产物中,有一部分能量直接为生产者自身的呼吸作用所消耗,消耗掉的这部分能量叫做呼吸量(R)。总初级生产量(PG)中扣除生产者自身的呼吸量(R),剩下的就是净初级生产量(PN)。PG=PN+R

上面分析的是这条食物链中生产者这一营养级的能量流动情况。食物链中各级消费者的能量流动情况具有各自的一些特点。以初级消费者为例,虽然初级消费者是以生产者作为食物的来源,但是并非全部的净初

级生产量PN都被初级消费者利用:有许多绿色植物是植食性动物未触动的,即使是被触动过,也并不都被利用。以鼠类危害麦田里的小麦为例:首先,尽管麦田里有鼠类危害,但麦田里的小麦植株并不一定全都遭到鼠类的咬食；第二,一些小麦植株虽然被鼠类咬断,但是鼠类食用的主要是其中的子粒；第三,被鼠类咬食的子粒,通常并不都被鼠类吃光,这是因为在一般情况下,消费者收集到的食物的量总要超过其需要的量。因此,我们把植食性动物真正吃掉的那一部分绿色植物叫做消耗量(C),把因上述种种原因而未被吃掉的那部分绿色植物叫做未利用物质(NU)。消耗量C中的大部分被初级消费者同化了,这部分就叫做同化量(A)；消耗量C中的小部分未被消费者同化,而是通过消费者的消化系统和排泄系统排出体外,这部分则叫做粪尿量(FU)。

植食性动物的生产量属于次级生产量。单位时间(如1 a或1 d)里植食性动物的同化量(A)叫做总次级生产量。总次级生产量中扣除了植食性动物的呼吸量(R),余下的就是净次级生产量(P)。净次级生产量就是植食性动物用于自身生长、发育、繁殖等的那部分能量。

次级消费者(肉食动物)和三级消费者(大型肉食动物)体内能量流动的情况,与初级消费者的情况大致相同。由于生态学上一般不使用“三级生产量”、“四级生产量”这样的术语,所以次级消费者和三级消费者的生产量都包括在次级生产量之内。

能量在食物链内流动的过程中,损失掉的部分包括生产者和各级消费者的呼吸量R以及各级消费者的未利用物质NU和粪尿量FU。NU和FU最终又被分解者所利用。总之,这些消耗掉的能量的总和是相当大的,以至能量在两个营养级之间的传递效率大约只占10%～20%。

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