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第三章 农业生态系统的能流 §3-1 热力学定律 §3-2 食物链、食物网 §3-3 生态系统的能流分析 §3-4 农业生态系统的能流 §3-5 农业生态系统的能流分析 §3-1 热力学定律 一、热力学第一定律（能量守恒定律） △U（系统内能变化）=Q（吸热）-W（对外作功） 能量可以在不同介质中传递，也可以在不同形式间转换，但在所有这些过程中能量保持恒定，既不能创生，也不会消灭。 二、热力学第二定律 1.能量的转换不可能达到百分之百有效。 2.自由能的提高不可能是一个自发过程。 §3-1 热力学定律 三、 熵(entropy) 1.熵(entropy):系统热量除以温度后得到的商。 △S=△Q/T 熵是系统无序性的量度。 2.热力学第二定律 （1）在一个内能不变的封闭系统中，任何自发过程均朝着熵值增加的方向进行。 （2）开放系统从一个平衡状态到另一个平衡状态的任何过程，均使系统与环境熵值之和增加。 §3-1 热力学定律 三、耗散结构理论 1.耗散结构(dissipative structure)：开放系统在远离平衡态的非平衡状态下，系统可能出现的一种稳定的有序结构。(Prigogine) 2.耗散结构理论：一个远离平衡态的开放系统，通过与外界进行物质与能量的不断交换，就能克服混乱状态，维持稳定状态，并且不断提高系统的有序性，使系统的熵减少。 3.有机体和生态系统都是远离平衡态的开放系统，存在一种连续而有效的能量转换，因而都属于耗散结构。 光合与同化：引入负熵，保持有序状态 呼吸与作功：排除正熵，排除无序 §3-2 食物链 一、食物链（food chain）和营养级（trophic level）： 1.食物链（food chain）：生态系统成员间，通过食物营养关系彼此联系起来的序列。 2.营养级（trophic level）：食物链上的每一个食性级。以符号T来表示，T1表示第一营养级，T2表示第二营养级，T3……Tn余此类推。 食物链是生态系统内生物与生物之间相互联系的一种主要形式，是物质循环和能量流动的主要路径。 §3-2 食物链 二、食物链的种类 按性质不同分为四类： （1）捕食食物链（又称草牧食物链 gazing food chain）：是由植物到草食动物，再到肉食动物，直接消耗活有机体或其部分的食物链。在陆地上起始于绿色植物，在水中起始于浮游植物。 如：水稻——稻飞虱——青蛙——蛇——老鹰——人 （2）腐生食物链（又称残渣食物链 detritus food chain）：由多种微生物构成，是以死有机体为营养源，通过腐烂、分解，将有机物还原为无机物质的食物。 如：秸杆（畜粪）——食用菌 垃圾——蚯蚓（蜗牛） §3-2 食物链 （3）寄生食物链（parasite food chain）：以寄生的方式取食活着生物有机体。食物链成员有自大到小的趋势。 如：大豆——菟丝子 马——蛔虫——原生动物 红铃虫——金小蜂 （4）混合食物链：构成食物链的各营养级中，既有活食生物成员，也有腐食生物成员。 如：稻草——牛——蚯蚓——鸡——猪——鱼 §3-2 食物链 三、生态系统中食物链的基本特点 1.在同一个食物链中，常包含有食性和其它生活习性极不相同的多种生物。 一条食物链中包含的多种生物，可以使光合产物得到充分利用（分级利用光合产物），在有限的空间中养活众多生物。 2.在同一生态系统中，可能有多条食物链，它们长短不一，营养级数目不等。如一个鱼塘生态系统中： 藻类水草——草鱼 绿藻——甲壳动物——花鲢 浮游植物——浮游动物——虾——噘鱼 自然生态系统中，食物链营养级的数目是有限的 §3-2 食物链 3.不同生态系统中各类食物链所占比重不同。 (1)森林生态系统：腐生食物链比重最大，约占系统中生产者所生产的有机物质的90%以上。 (2)草原生态系统（牧场）：腐生食物链约占70%左右。 (3)农田生态系统：植物生产的有机质大部分作为产品，留给腐生食物链的仅占净初级生产的20~30%。如果不通过粪肥、秸杆还田等途径向系统补充有机质，则系统中腐生食物链上的生物群落将会因为缺少食物能而衰退，引起土壤肥力的下降。 4．在任何一生态系统，各类食物链有协同作用。 §3-2食物链 三、食物网 食物网（food web)：在生态系统中，各种食物链交错起来构成的网状结构。 食物网本质上是生态系统中有机体之间一系列反复的吃与被吃的相互关系。 营养结构：以营养为纽带，把生物与生物、生物与环境紧密联系起来的结构。 §3-3 生态系统中的能源 一、太阳辐射能 二、辅助能 §3-3-1