能流energy flow

能量在生态系统各营养级生物间的输入、转换、传导、消散过程，是一种单向流动。美国林德曼(R.L. Lindeman)于1941年创立能流的概念，并提出了1/10定律，即能量在生态系统中各营养级间流动的定量关系：从上一营养级到下一营养级能量转化率为10%。生产者（植物）所获净能量通过捕食（植食或肉食），被输送到高一层的营养级，变成该级消费者可利用的能（见营养阶层）。
能量来源 各营养级生物的能都直接或间接来自太阳辐射。太阳辐射能经过大气层，仅有46%左右可到达地面，并随纬度、季节和地域不同而变化，到达地面的辐射能经植物反射、非活性吸收和大量用于蒸腾作用，仅剩下1～5%的能量用于光合作用，以化学能形式贮存于植物组织，被称为“初级粗生产量” (grossprimary production)，其中又有部分用于植物自身的呼吸消耗，剩下的能被称为“初级净生产量”(net prim-ary production)。在最适条件下，只有2.4%的太阳辐射能可形成初级净生产量，并供以后各营养级生物利用。植物靠光合作用利用太阳辐射合成有机物质，被称为“自养生物” (autotrophic organisms) ，昆虫及其他动物靠取食生物有机体获得能，被称为“异养生物”(heterotrophic organisms)。生态系统中的能流过程，服从于热力学第一定律，即能量不能创造也不能消灭，输入和输出平衡；又服从于热力学第二定律，能量每转换一次，潜能就减少一次，所产生的热能不能利用而从系统中散失。
能流途径 美国奥德姆(H.T.Odum,1956)用水力类比观念，提出能流途径的模型(图1)。图中方框表示各营养级生物，其面积表示生物量的大小，输入和输出管道的粗细表示能流量的大小。植物体贮存的能量经食物链或食物网供给以后各营养级生物，并朝食物链的后端逐渐减少，植食动物获得的能量约为植物所获净能量的1/10，肉食动物获得的能量约为植食动物所获的1/10，余类推。如果植物净能量未被消耗完，则贮存在系统中，经过分解者或以死有机物形式从系统中输出。各营养级生物自身的呼吸作用需消耗一些能量，并转换为热能而散失。不同营养级生物间的能量，随着动植物尸体或枯枝落叶的分解而散失。

图 1 生态系统中能流模型

(仿E.P.Odum)

注： 1为输入总能量，L_A为植被吸收的光量，P_G为总（粗）初级生产量，A为总同化量，P_N为净初级生产量，P为次级生产量，NU为未利用能量（贮存或输出）,NA为未被消费者同化的能量，R为呼吸量，图下直线中的数字为主要转换点所耗能量，L为总光量，即太阳辐射输入能量，12 560.4千焦·米^-2·天^-1(3 000千卡/米²/天)。

能量的利用情况常用熵(S) 和总生产量(PG)来表示。熵(entropy) 是指在绝对温度下，总生物量(B)与呼吸量(R)的能量比值，即： S=R/B。S值大，则呼吸消耗能量大，生物量贮存能量少，反之，则贮存能量大。而总生产量、净生产量(PN)和呼吸量之间的关系式为： P_G＝P_N+R,P_G 越大，说明生物可供利用或贮存的能量越多。
昆虫的作用 在生态系统各级消费者的能流过程中，昆虫具有颇重要的作用。植食昆虫比脊椎动物消耗更多的能量，且可提供更多能量供次级消费者利用。如在弃耕地里，直翅目昆虫和蚂蚁所占的能量，可为次级生产者总能量的80%，直翅目昆虫取食总量虽然低于取食种子的麻雀和老鼠，但其同化而成的生产量却比麻雀大100倍，比老鼠大33倍。有的昆虫同化量很低，如柠檬蚜每年消费能量15 374千焦/米2(=3.672千卡/米²)，却只有5%成为生产量，其余的能以排出蜜露的形式消耗掉。一般而言，不同营养级消费者（包括分解者）的能流，可用以下方程表示：

式中 In为生产者净能量，I_n+1为消费者净能量，im为输入能量，ex为输出能量，E为排泄能量，R为呼吸能量，D为非捕食死亡，W为消耗能量，b为生物量变化。从上式派生的生产量(P)，可用下式表述：

如果不考虑输入和输出，则捕食者的能量方程可表述为：

生物个体能量的分配 图2表明生物个体能量分配的大致状况：

图 2 通过个体（自养生物或异养生物）的能流模型
(仿G.O. Batzli)

昆虫等异养生物取食食物后，能量经肠壁吸收进入个体的生物化学能库(biochemical energy pool)，这些能可变成个体的总生产量，并通过以下途径进行能的转移：❶呼吸代谢；
❷排泄；
❸个体活动负荷的功；
❹个体新组织的形成和旧组织的离群。异养生物的总次级生产量(GSP)可用下式表述：

式中 NSP为净次级生产量，HR为呼吸作用，HEX 为排泄量，HW为功。同样，自养生物的总初级生产量(GPP)，可表述为：
式中 NPP为净初级生产量，A为自养生物活性，其他符号同异养生物。生物个体净生产量能的消耗方式有：❶繁殖后代；
❷个体某些部分作为死物质脱落，如蚜虫一生蜕皮的总干重为其生长总干重的30%;
❸外激素分泌，如性外激素，信息素等；
❹个体部分被其他有机体所消耗，如飞虱被线虫寄生，猎物被捕食者攻击等。

能流energy flow

能量由非生物环境经生物有机体，再到外界环境所进行的一系列转换过程。是生态系统的重要功能。能量在生态系统中的流动是单向的，从绿色植物固定太阳能开始，沿着食物链各营养级逐级传递。由于各种有机体分别位于食物链不同位置上，当这个有机体作为其他有机体能源时，能量即发生流动，由一个营养级向另一个营养级推进。流经生态系统各营养级时，由于大量的能量在代谢活动中转化为热能而损耗，部分能量不能为下一级所利用，使能量顺次流动而逐级显著下降，严格遵循热力学第一和第二定律，即总量守恒，形式转换，逐级耗散。因而生态系统要不断从外界获得能量，以维持系统的稳定。

能流

生态系统中随物质循环过程所发生的能量流动。与物质循环不同，能流是单向的，不可逆的。