能量的来源和作用是什么？

什么是能量来源？~

生态系统的能量来源主要包括太阳辐射能和辅助能两大部分组成。
太阳辐射能是生态系统能量的主要来源。太阳辐射能在生态系统中的效应因波长不同而异。在占太阳辐射能99％的主要波长(0.15～4微米)范围内，波长0.4～0.76微米为可见光，约占总辐射量的50％；波长大于0.76微米为红外线，约占总辐射量的43％；波长小于0.4微米为紫外线，约占总辐射量的1％。其中，红外线的主要作用是产生热效应，形成生态系统中生物的自然热量环境；紫外线具有消毒灭菌的生物学效应，能为优势生物提供自然的健康保护环境；由于光是由7种不同波长的单色光所组成，除绿光外，其余都是绿色植物进行光合作用的生理辐射需要，因此它是生态系统中一切生物化学能的源泉。

除太阳辐射能外，对生态系统所补加的一切其他形式的能量统称辅助能。在自然生态系统中，辅助能的作用不明显，输入量小到可以忽略不计的程度。但是，在半自然生态系统，特别是人工生态系统中，人类为了达到特定的目的，往往需要人为地引入大量辅助能，包括人工输入的各种物化能(输入系统中的有机物质或无机物质所含能量)和动力能(使用有机或无机动力所直接消耗的能量)。研究表明，农业生态系统辅助能输入量已达到整个系统能量输入总量的42.1％，高的可达61.8％。辅助能在生态系统中的作用是多方面的，概括起来主要有3项：①维持部分生物的生命。②改善生物的生活环境。③改变生态系统中的各种生物组分的比例关系。

可见光仅仅是多种形式的电磁波之一，其他常见形式包括无线电、热、紫外线和X射线。在遥感中，通常根据光谱的波长在电磁波谱中所处的位置来对电磁波进行分类(图2.2)。波谱中波长的单位通常为微米(μm)，1μm=1×10－6m。

图2.2 电磁波谱分类

虽然为了方便使用，通常给电磁波谱的不同区间赋予不同的名称(例如“紫外”和“微波”)，但对于两个命名的波谱区间之间并没有明确的界线。波谱是用传感器通过不同方法测量每种类型的辐射来划分的，也从各种波长能量特征的固有差异来划分，但前者使用较多。同时需要注意的是，遥感技术中所使用的电磁波谱部分，位于一个连续波段，其特点通过10的多次幂的变化量表现出来。因此，通常用对数图描述电磁波谱。图2.2中“可见光”部分占有非常小的区间，这是因为人眼对光谱的敏感范围仅为0.4～0.7μm。其中，“蓝光”波段大约为0.4～0.5μm，“绿光”为0.5～0.6μm，“红光”为0.6～0.7μm。在电磁波谱中，紫外线(UV)与可见光中的蓝光相邻，而三种不同类别的红外(IR)波段，即近红外(0.7～1.3μm)、中红外(1.3～3μm)和热红外(3～14μm)，则与可见光区域的红光相邻。波长更长的区间(1mm～1m)为电磁波谱中的微波部分。
通常，传感器系统工作在波谱段中的一个或几个波段，如可见光、红外线或微波等。要特别注意的是，在红外波段，只有热红外的能量与热量的分布直接相关，而近红外和中红外与此没有直接的关系。
大气能够对任何传感器系统接收的辐射强度和波谱成分产生重要影响，这些影响主要是通过大气的散射和吸收机理而产生的。
2.1.2.1 散射
大气散射是由大气层中的微粒引起的不可预测的漫射辐射。当大气分子和其他微小粒子的直径比与之相互作用的辐射波长小很多时，经常会产生瑞利(Rayleigh)散射。瑞利散射的影响强度与波长的四次方成反比。因此，根据瑞利散射原理，波长短的电磁波要比波长较长的电磁波更容易被散射。
晴朗的天空呈“蓝色”就是瑞利散射的一种表现。如果没有散射，天空就将变成一片漆黑。但是，由于阳光与地球大气层相互作用，较短波长的蓝色光比其他波长的可见光散射更强，结果我们就看到了蓝色的天空。然而，在日出和日落时，太阳辐射光线穿过了比正午时更长的大气路径长度，通过这段较长路径后，短波长的辐射完全被散射和吸收，以至于人们就只能看到较少被散射的、波长较长的橘黄色和红色的光了。
瑞利散射是使图像产生“霾”(Haze)的主要影响因素之一。在视觉上，“霾”降低了图像的“清晰度”或“对比度”。在彩色摄影中，特别是从较高的地方拍摄时，常常会得到蓝灰色调的图像。在摄影时，通过在照相机镜头前安装不能透过短波的滤色镜，可以去除“霾”或将其影响降低到最低限度。
另外一种散射类型被称为米氏(Mie)散射，这种散射是在大气颗粒的直径基本等于被探测能量的波长时才会发生。水蒸气和尘埃是造成米氏散射的主要原因。与瑞利散射相比，这种散射作用更容易影响波长较长的电磁波。尽管在通常大气条件下，瑞利散射倾向于占主导地位，但是在灰暗的大气条件下，米氏散射的影响也非常突出。
还有一种更加复杂的现象就是非选择性散射，是在引起散射的颗粒直径远远大于被探测的电磁波的波长时才会出现的一种散射。例如，粒径较大的水滴就会引起这种散射。通常，它们的直径在5～100μm之间，等量地散射所有的可见光、近红外和中红外的电磁波。因此，就波长而言，这种散射被称为“非选择性散射”。对于雾和云，在可见光波段散射等量的蓝、绿和红光，从而使其呈现白色。
2.1.2.2 吸收
与散射相比，大气的吸收作用会导致大气成分中能量的更大损失。这通常是针对某一特定波段的能量吸收而言。就这一点而言，太阳辐射大多被水蒸气、二氧化碳和臭氧层所吸收，由于这些气体易于吸收在某个特定波段的电磁能量，因而对于遥感系统可以采用何种光谱波段具有明显的影响。电磁波谱中能够透过大气而不被吸收的光谱区间被称为“大气窗口”。
图2.3显示了辐射能量源与大气吸收特征之间的相互关系。图2.3a显示了太阳和地球物体发射能量的光谱分布，这两条曲线代表了应用于遥感系统中的最常见的能量来源。在图2.3b中，阴影部分为大气阻挡能量通过的光谱区域。因此，遥感所获得的数据只局限于没有被阻挡的光谱区域，即大气窗口。在图2.3c中，人眼感知的光谱范围(“可见的”区间)与大气窗口以及太阳辐射能量的峰值都是一致的。图2.3a中所示的小曲线表示地球所发射的热辐射能量，在3～5μm和8～14μm的窗口可以用热量扫描仪这样的设备来探测。多光谱扫描仪从可见光到热红外光谱区间同时利用多个较狭窄的波长范围进行同步探测，而雷达和被动微波系统则是在大气窗口中的1mm～1m的光谱区间范围内进行遥感探测的。

图2.3 辐射能量源与大气吸收特征

在图2.3中需要特别注意的是，电磁辐射能量的主要来源、允许电磁波透过大气到达地表并从地表返回到传感器的大气窗口以及用来探测和记录辐射能量的传感器的光谱敏感性这三者之间的相互作用和相互依赖性。在遥感工作中，所使用到的传感器并不是随意选取的，必须考虑:①所用传感器的光谱敏感性;②在所希望探测的光谱波段范围内大气窗口是否存在;③这些波段范围内可利用能量的来源、强度及其光谱组成。此外，传感器光谱范围的选择还应该基于电磁波与目标物之间的相互作用方式，这在下面章节中将着重进行阐述。

饲料中的营养物质进入机体后，就象煤进入火炉一样，经过“燃烧”（氧化分解）后，大部分以能量的形式表现出来。能量主要来源于饲料中的碳水化合物、脂肪和蛋白质。碳水化合物中的淀粉和糖是鸭的基本能源。脂肪除提供亚油酸和作为脂溶性维生素的溶剂外，主要作为能源，脂肪的总能是碳水化合物的2.25倍。饲料利用率随日粮中添加脂肪水平的增加而直线提高。蛋白质的价格比碳水化合物和脂肪贵，同时，氨基酸在体内代谢时要消耗能量。因此，饲喂过多的蛋白质作为能量是很不合算的。动物从饲料中获得能量用于维持机体的一切正常生理活动以及生长、繁殖等。

鸭体内饲料能量是如何分配与利用的？

在有氧条件下将饲料置于氧弹测热器中彻底燃烧而测定出饲料的总能。饲料中干物质含量和脂肪含量高，则饲料的总能就高。在饲料的消化过程中仅有一部分总能被吸收，未吸收的部分由粪排出体外，被吸收的部分总能称为消化能。容易被鸭消化的饲料，一般消化能含量就高。消化能在体内代谢过程中，其中一部分在体内被分解由尿中排出，消化能扣除尿中排出的能量后，称为代谢能。由于鸡、鸭的粪、尿均由泄殖腔排出，很难将粪、尿分开测定，所以家禽的能量需要常用代谢能进行衡量与表示。代谢能扣除由于代谢过程中产生的热增耗，称为净能，净能可供家禽作维持和生产之用。鸭对饲料能量的分配与利用见图2-1所示。

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图2-1

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湛冠盐酸： 能量(energy)是物质的基本单元在空间中的运动周期范围的测量.现代物理学已明确了质量与能量之间的数量关系,即爱因斯坦的质能关系式:E=MC². 能量的单位与功的单位相同,在国际单位制中是焦耳(J).在原子物理学、原子核物...

芮城县15276227133： 植物呼吸作用能量的最终来源是什么? - ？
湛冠盐酸： 最终来源是太阳能 来源于糖类等有机物

芮城县15276227133： 人体的能量来源是什么 - ？
湛冠盐酸：[答案] 糖类 光合作用是世界上涉及物质数量最多的化学反应,据估计,每年由光合作用合成的糖类(主要是淀粉和纤维素)约为二十五亿吨. 首先强调一点,这里提到的糖类决不仅仅局限于日常以为的蔗糖,而是范围很广的一个群体. 糖是一种碳水化合...

芮城县15276227133： 人体所需的能量:来自——作用,即细胞中的——的氧化分解(细胞利用氧气将——等有机物分解产生——和水,释放——) - ？
湛冠盐酸：[答案] 人体所需的能量:来自 呼吸作用 作用,即细胞中的 葡萄糖 的氧化分解(细胞利用氧气将 葡萄糖 等有机物分解产生 二氧化碳 和水,释放 能量)

芮城县15276227133： 能量的起源是什么,能量最终还是从无到有,违背能量守恒啊? - ？
湛冠盐酸： 正物质与反物质(电子带正电,质子负电.目前反物质只有人工合成)相结合就会泯灭,两种物质瞬间消失,并迸发出大量能量,该过程反过来就是宇宙大爆炸学说的观点.霍金认为宇宙中正物质和反物质应是等量的.宇宙起源于一团能量.在特定的时间爆炸了形成正反两物质,换句话说能量变成了物质,能量还是能量,永远存在,一开始就在,只是时间不同质量和能量都大到一定程度相互在转化而已.质量守恒(细到原子核)是不正确的,而能量守恒才是真理,能量无所谓起源,在同一时刻大小是恒定的,只是在相互转化.

芮城县15276227133： 地球上能量的最终来源是( ) A.植物的光合作用 B.生物体合成和地球内蕴藏的能量 C.太阳光 - ？
湛冠盐酸： C试题分析:绿色植物通过光合作用固定太阳能,转化成贮存在有机物中的化学能,其他生物直接或间接以绿色植物为食,摄取现成的有机物,然后分解这些有机物,利用其中的化学能,所以太阳光能是地球上万物生长的最终能量来源,选C.

芮城县15276227133： 人体能量的主要来源有哪些?？
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芮城县15276227133： 生态系统中能量的源头是什么 - ？
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芮城县15276227133： 太阳能量的来源是什么 - ？
湛冠盐酸：[答案] 太阳能量来源于太阳内部的核聚变.太阳能量的原理:首先最主要的是太阳内部的核聚变的作用从而产生巨大的能量,也就是一个氢原子与3个质子在高温高压下产的聚合和放能作用从而产生更加巨大的能量.而一个氢原子与3个质...

芮城县15276227133： 植物中的能量来自什么能 - ？
湛冠盐酸： 植物中的能量主要来源于光合作用.植物具有光合作用的能力——就是说它可以借助光能及动物体内所不具备的叶绿素,利用水、矿物质和二氧化碳生产食物.释放氧气后,剩下葡萄糖——含有丰富能量的物质,作为植物细胞的组成部分.光...