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生态系统中的能量流动

生态系统中一条食物链内能量流动,照射到这条食物链内的太阳总辐射能量,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。

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%。