能量流动基本定律是怎么样的？
2019-04-12 · 致力于图书出版、影视IP
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生态系统能量转化的实质就是动植物利用自己的生物学特性，固定、转化太阳辐射能为动植物产品中化学潜能的生物学过程。在转化过程中，能量不断地消耗与输出，使能量逐级减少，其转化遵循热力学第一定律、热力学第二定律和十分之一定律。
热力学第一定律(又称能量守恒定律)认为，能量可以在不同的介质中被传递，在不同的形式中被转化，但数量上既不能被创造，也不能被消灭，即能量在转化过程中是守恒的。在生态系统中，能量的转化也同样遵从热力学第一定律。例如，在绿色植物光合作用过程中，每固定1摩CO2大约要吸收2.093×106焦的日光能，而光合产物中只有0.469×106焦的能量以化学潜能的形式被固定下来，其余的1.624×106焦的能量以热能的形式消耗在固定1摩CO2时所做的功中。在这个过程中，日光能分别被转化为化学潜能与热能两种形式，但总量既没被创造，也没有被消灭。被固定的光合产物的化学潜能，一部分用于植物自身的呼吸消耗，一部分成为生态系统中其他生物成员的能量来源，这些化学潜能在食物链的传递过程中，又分别被转化为动能、热能等形式。尽管能量的形式不断地变化，但都可以根据热力学第一定律进行定量分析。
热力学第二定律(又称能量衰变定律或熵定律)认为，自然界的所有自发过程都是能量从集中型转变为分散型的衰变过程，而且是不可逆的过程。由于总有一些能量在转化过程中要变为不可利用的热能，所以任何能量的转化率都不可能达到100%，生态系统中的能量转化同样遵循这一定律。始于太阳辐射的一系列能量转化过程，只有少量的能量转化为植物体或动物体的化学潜能，大部分则以热能的形式消耗在维持动植物生命活动或微生物的分解过程中。这些以热能形式散发的能量是一种毫无利用价值的能量形式，因此，生态系统的能量流动是单向的不可逆的。
十分之一定律是指在生态系统中营养级之间的能量转化，大致1/10转移到下一营养级，以组成生物量；9/10被消耗掉，主要是消费者采食时的选择浪费，以及用于呼吸和排泄。这一规律是著名的美国生态学家林德曼在明尼苏达赛达·伯格湖的研究中发现的。这一规律说明，生态系统中的营养级之间具有稳定的数量关系。正是这种数量关系的存在，使能量在生态系统中的流动沿着生产者—草食动物—一级肉食动物—二级肉食动物的方向逐渐减少，即能量的流量越流越细。由于生态系统中的能量转化过程服从十分之一定律，从而决定了一个生态系统的营养级数目一般只有4～5级。
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