生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)

1、第4章生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué) 一、生態(tài)系統(tǒng)概述二、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動三、生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)四、生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞 當(dāng)前全球所面臨的人口問題、重大資源與環(huán)境問題的解決，都依賴于對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、多樣性、穩(wěn)定性以及生態(tài)系統(tǒng)的演替、受干擾后的恢復(fù)能力和自我調(diào)節(jié)能力等問題的研究。一、生態(tài)系統(tǒng)概述生態(tài)系統(tǒng)的基本概念與特征生態(tài)系統(tǒng)的組成成分與基本結(jié)構(gòu)食物鏈和食物網(wǎng)營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔生態(tài)效率生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性（一）生態(tài)系統(tǒng)的基本概念與特征1、生態(tài)系統(tǒng)的基本概念生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem) (ecosystem) ：在一定空間內(nèi)，生物和非生物成分：在一定空間內(nèi)，生物和非生物成分之間，通過不斷的物質(zhì)循

2、環(huán)和能量流動而相互作用、相互依之間，通過不斷的物質(zhì)循環(huán)和能量流動而相互作用、相互依存，構(gòu)成的一個(gè)生態(tài)學(xué)功能單位。存，構(gòu)成的一個(gè)生態(tài)學(xué)功能單位。 英國坦斯利英國坦斯利TansleyTansley A.G. A.G. （19351935年）提出。年）提出。生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)一個(gè)簡單的陸地生態(tài)系統(tǒng)模式圖2、生態(tài)系統(tǒng)的共同特性(1)(1)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)學(xué)上的最主要的結(jié)構(gòu)和功能單位是生態(tài)學(xué)上的最主要的結(jié)構(gòu)和功能單位。(2)(2)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力具有自我調(diào)節(jié)能力。 (3)(3)能量流動能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的三大功能、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的三大功

3、能。(4)(4) 營養(yǎng)級的數(shù)目受限于生產(chǎn)者所固定的最大能值以及能流營養(yǎng)級的數(shù)目受限于生產(chǎn)者所固定的最大能值以及能流過程中能量的損失，一般不超過過程中能量的損失，一般不超過5 65 6個(gè)個(gè)。(5)(5) 生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)動態(tài)系統(tǒng)，要經(jīng)歷一個(gè)從簡單到復(fù)雜、生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)動態(tài)系統(tǒng)，要經(jīng)歷一個(gè)從簡單到復(fù)雜、從不成熟到成熟的發(fā)育過程。從不成熟到成熟的發(fā)育過程。3、生態(tài)系統(tǒng)的研究內(nèi)容 自然生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和利用自然生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和利用 生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控機(jī)制的研究生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控機(jī)制的研究 生態(tài)系統(tǒng)退化的機(jī)制、恢復(fù)及其修復(fù)研究生態(tài)系統(tǒng)退化的機(jī)制、恢復(fù)及其修復(fù)研究 全球性生態(tài)問題的研究全球性生態(tài)問題的研究 生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)

4、發(fā)展的研究生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的研究 (二)生態(tài)系統(tǒng)的組成成分與基本結(jié)構(gòu)1、生態(tài)系統(tǒng)的組成成分1 1、非生物環(huán)境（、非生物環(huán)境（abiotic environmentabiotic environment）無機(jī)元素和化合物：無機(jī)元素和化合物：C C、H H、O O2 2、N N2 2及礦質(zhì)鹽分等。及礦質(zhì)鹽分等。有機(jī)物質(zhì)：碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類、腐殖質(zhì)等。有機(jī)物質(zhì)：碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類、腐殖質(zhì)等。氣候因子：光、熱、水、空氣、壓力等。氣候因子：光、熱、水、空氣、壓力等。2 2、生物成分（、生物成分（biotic componentsbiotic components）（1 1）生產(chǎn)者生產(chǎn)者：綠

5、色植物、藻類、光能和化能細(xì)菌。：綠色植物、藻類、光能和化能細(xì)菌。（2 2）消費(fèi)者消費(fèi)者：異養(yǎng)生物包括各種動物（草食、肉食、大型食肉），特殊：異養(yǎng)生物包括各種動物（草食、肉食、大型食肉），特殊的如腐食消費(fèi)者和寄生動物。的如腐食消費(fèi)者和寄生動物。（3 3）分解者分解者：異養(yǎng)生物如細(xì)菌、真菌、原生動物等。：異養(yǎng)生物如細(xì)菌、真菌、原生動物等。（二）生態(tài)系統(tǒng)的組成成分與基本結(jié)構(gòu)2、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)營養(yǎng)結(jié)構(gòu) 營養(yǎng)結(jié)構(gòu)：一種以營養(yǎng)為紐帶，把生態(tài)系統(tǒng)中的生物成分和非生物成分緊密聯(lián)合起來，構(gòu)成生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者三大功能群，能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞成為三大功能的有機(jī)整體二氧化碳二氧化碳分分 解解 者者食草動

6、物食草動物食肉動物食肉動物1食肉動物食肉動物2碎碎屑屑消費(fèi)消費(fèi)者亞者亞系統(tǒng)系統(tǒng)分解分解者亞者亞系統(tǒng)系統(tǒng)再循環(huán)再循環(huán)無機(jī)無機(jī)營養(yǎng)物營養(yǎng)物生產(chǎn)生產(chǎn)者亞者亞系統(tǒng)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一般性模型的一般性模型（三）食物鏈和食物網(wǎng)1 1、食物鏈、食物鏈定義定義：生產(chǎn)者所固定的能量和物質(zhì)生產(chǎn)者所固定的能量和物質(zhì), ,通過一系列取食和被通過一系列取食和被取食關(guān)系在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞取食關(guān)系在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞, ,生物按其食物關(guān)系排列的鏈生物按其食物關(guān)系排列的鏈狀順序。狀順序。食物鏈類型：食物鏈類型： 1 1）捕食食物鏈）捕食食物鏈2 2） 碎屑食物鏈碎屑食物鏈3 3）寄生食物鏈）寄生食物鏈4 4）腐生性食物

7、鏈腐生性食物鏈（三）食物鏈和食物網(wǎng)1 1）捕食）捕食食物鏈?zhǔn)澄镦準(zhǔn)澄镦準(zhǔn)澄镦溡陨a(chǎn)者為起點(diǎn)以生產(chǎn)者為起點(diǎn)。( (活體活體) )如植物如植物 植食性動物植食性動物 肉食性動物。肉食性動物。草原上的青草草原上的青草 野兔野兔 狐貍狐貍 狼。狼。 湖泊湖泊中的藻類中的藻類 甲殼類甲殼類 小魚小魚 大魚大魚。2 2）碎食食物鏈：）碎食食物鏈：以碎食（植物的枯枝落葉等）為起點(diǎn)的食物鏈以碎食（植物的枯枝落葉等）為起點(diǎn)的食物鏈。 森林森林中中90%90%的凈生產(chǎn)以食物碎食方式被消耗。的凈生產(chǎn)以食物碎食方式被消耗。例如：碎食物例如：碎食物 碎食物消費(fèi)者碎食物消費(fèi)者 小型肉食性動物小型肉食性動物 大型肉食性大型

8、肉食性動物。動物。4.1.3食物鏈和食物網(wǎng)3 3）寄生性食物鏈：寄生性食物鏈：生物間以寄生物與寄主的關(guān)系而構(gòu)成生物間以寄生物與寄主的關(guān)系而構(gòu)成食物鏈。食物鏈。它以大型動物為食物鏈起點(diǎn)它以大型動物為食物鏈起點(diǎn)。如哺乳類或鳥類如哺乳類或鳥類 跳蚤跳蚤 原生動物原生動物 細(xì)菌細(xì)菌 病毒。病毒。4 4）腐生性食物鏈：）腐生性食物鏈：以動、植物的遺體或糞便為食物鏈起以動、植物的遺體或糞便為食物鏈起點(diǎn)，也稱分解鏈。點(diǎn)，也稱分解鏈。如動植物遺體或糞便如動植物遺體或糞便 真菌、細(xì)菌真菌、細(xì)菌 原生動物原生動物 土土壤動物壤動物 節(jié)肢動物。節(jié)肢動物。一個(gè)食物鏈的例子“螳螂捕蟬，黃雀在后”植物汁液植物汁液蟬蟬螳螂

9、螳螂黃雀黃雀鷹鷹黃雀在后！黃雀在后！哈！哈！捕食食物鏈和碎屑食物鏈及兩類食物鏈之間的相互關(guān)系捕食食物鏈和碎屑食物鏈及兩類食物鏈之間的相互關(guān)系綠色植物植食動物肉食動物頂位肉食動物腐屑糞便小分解者食微生物者小捕食者大分解者太陽輻射能1234r112233A1D1D2D3D4D11D11D22D332233R1R2R3R4A11R11R22R33A2A3A4熱熱（三）食物鏈和食物網(wǎng)2 2、食物網(wǎng)、食物網(wǎng)在生態(tài)系統(tǒng)中，一種生在生態(tài)系統(tǒng)中，一種生物往往以多種生物為食，物往往以多種生物為食，食物鏈彼此交錯連結(jié)形食物鏈彼此交錯連結(jié)形成一個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。成一個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。南極海洋浮游食南極海洋浮游食物網(wǎng)物網(wǎng)北極島嶼

10、簡單的食物網(wǎng)食物網(wǎng)（四）營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔1 1、營養(yǎng)級、營養(yǎng)級營養(yǎng)級：營養(yǎng)級：處于處于食物鏈某一環(huán)節(jié)食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有上的所有生物種的總和。生物種的總和。 營養(yǎng)級一般不超過營養(yǎng)級一般不超過6 6 級級 生產(chǎn)者（綠色植物等）為第一營養(yǎng)級；所有以生產(chǎn)者為生產(chǎn)者（綠色植物等）為第一營養(yǎng)級；所有以生產(chǎn)者為食的動物食的動物（植食動物，即（植食動物，即一級消費(fèi)者）為第二營養(yǎng)級。一級消費(fèi)者）為第二營養(yǎng)級。二級二級消費(fèi)者（肉食動物）為消費(fèi)者（肉食動物）為第三營養(yǎng)級。以此類推。第三營養(yǎng)級。以此類推。南極海洋浮游食南極海洋浮游食物網(wǎng)物網(wǎng)（四）營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔2 2、生態(tài)金字塔、生態(tài)金字塔 定義：定義：把生

11、態(tài)系統(tǒng)中各個(gè)營養(yǎng)級有機(jī)體的個(gè)體數(shù)量、生物量或能量，按營養(yǎng)級位順序排列并繪制成圖，其形似金字塔，故稱生態(tài)金字塔或生態(tài)錐體。類型：類型： 數(shù)量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔生物量金字塔能量金字塔能量金字塔數(shù)量金字塔 單位面積內(nèi)生產(chǎn)者的個(gè)體數(shù)目為塔基，以相同面積內(nèi)各營養(yǎng)單位面積內(nèi)生產(chǎn)者的個(gè)體數(shù)目為塔基，以相同面積內(nèi)各營養(yǎng)級有機(jī)體數(shù)目構(gòu)成塔身及塔頂。一般每一個(gè)營養(yǎng)級所包括的級有機(jī)體數(shù)目構(gòu)成塔身及塔頂。一般每一個(gè)營養(yǎng)級所包括的有機(jī)體數(shù)目，沿食物鏈向上遞減有機(jī)體數(shù)目，沿食物鏈向上遞減數(shù)量金字塔有時(shí)植食動物比生產(chǎn)有時(shí)植食動物比生產(chǎn)者數(shù)目多。如昆蟲和者數(shù)目多。如昆蟲和樹木樹木個(gè)體大小差別很大，個(gè)體大小差別很大，

12、只用個(gè)體數(shù)目多少來只用個(gè)體數(shù)目多少來說明問題有局限性說明問題有局限性(a)生生物物量量金金字字塔塔分解者5（g/m2）二級肉食者1.5（g/m2）一級肉食者11(g/m2)植食者37(g/m2)浮游生物809(g/m2)凈生產(chǎn)量8,763(kcal/m2d)總生產(chǎn)量36,380(kcal/m2d)細(xì)菌3800kcal一級肉食者48kcal植食者596kcal(c)能能量量金金字字塔塔(b)生生物物量量金金字字塔塔(倒倒形形)214浮游和底棲動21(g/m2)浮游植物4(g/m2)(d)數(shù)數(shù)量量金金字字塔塔浮游生物4X1091.1X105生生態(tài)態(tài)金金字字塔塔的的4種種類類型型不同類型金字塔的比較

13、能量能量金字塔表達(dá)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)金字塔表達(dá)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)最全面最全面，確切表示食物通過食物，確切表示食物通過食物鏈的效率，永遠(yuǎn)是正塔型鏈的效率，永遠(yuǎn)是正塔型數(shù)量金字塔數(shù)量金字塔過分突出小生物體過分突出小生物體的重要性的重要性生物量金字塔過分生物量金字塔過分突出大生物體突出大生物體的重要性的重要性(五)生態(tài)效率生態(tài)效率生態(tài)效率：各種能流參數(shù)中的任何一個(gè)參數(shù)在營：各種能流參數(shù)中的任何一個(gè)參數(shù)在營養(yǎng)級之間或營養(yǎng)級內(nèi)部的比例。養(yǎng)級之間或營養(yǎng)級內(nèi)部的比例。1、常用的幾個(gè)能量參數(shù)2、營養(yǎng)級內(nèi)的生態(tài)效率3、營養(yǎng)級間的生態(tài)效率1 1、常用的幾個(gè)能量參數(shù)、常用的幾個(gè)能量參數(shù)1 1）攝取量（）攝取量（I I）：一個(gè)生物所攝取

14、的能量。對植物來說就：一個(gè)生物所攝取的能量。對植物來說就是光合作用所是光合作用所吸收的日光能吸收的日光能；對動物而言就是動物吃進(jìn)；對動物而言就是動物吃進(jìn)的食物能。的食物能。2 2）同化量（）同化量（A A）：動物動物消化道內(nèi)被吸收的能量；消化道內(nèi)被吸收的能量；分解者分解者對對細(xì)胞外產(chǎn)物的吸收能；細(xì)胞外產(chǎn)物的吸收能；植物植物光合作用所固定的日光能，光合作用所固定的日光能，即總初級生產(chǎn)量（即總初級生產(chǎn)量（GPGP）。3 3）呼吸量（）呼吸量（R R）：生物在呼吸等新陳代謝和各種活動中所：生物在呼吸等新陳代謝和各種活動中所消耗的全部能量。消耗的全部能量。4 4）生產(chǎn)量（）生產(chǎn)量（P P）：生物呼吸消

15、耗后所凈剩的同化能量值。：生物呼吸消耗后所凈剩的同化能量值。它以有機(jī)物質(zhì)的形式積累在生物體內(nèi)或生態(tài)系統(tǒng)中。它以有機(jī)物質(zhì)的形式積累在生物體內(nèi)或生態(tài)系統(tǒng)中。P=A-RP=A-R2 2、營養(yǎng)級內(nèi)生態(tài)效率、營養(yǎng)級內(nèi)生態(tài)效率1 1）同化效率）同化效率= = 被植物固定的能量被植物固定的能量/ / 吸收的日光能吸收的日光能 = =被動物吸收的能量被動物吸收的能量/ / 動物的攝食動物的攝食能能 A Ae e=A=An n/I/In n n n：營養(yǎng)級：營養(yǎng)級2 2、營養(yǎng)級內(nèi)生態(tài)效率、營養(yǎng)級內(nèi)生態(tài)效率2 2） 生長效率生長效率( (生產(chǎn)效率生產(chǎn)效率) )組織生長效率組織生長效率= n= n營養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量營

16、養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量/n/n營養(yǎng)級的同化能營養(yǎng)級的同化能量量 A Ae e= =P Pn n/A/An n生態(tài)生長效率生態(tài)生長效率= n = n 營養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量營養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量/n /n 營養(yǎng)級的攝入量營養(yǎng)級的攝入量 P Pe e= =P Pn n/I/In n生長效率通常：植物生長效率通常：植物 動物；小型動物動物；小型動物 大型動物；大型動物；幼年的幼年的 年老的；變溫動物年老的；變溫動物 恒溫動物；恒溫動物；組織生長效率組織生長效率 生態(tài)生長效率生態(tài)生長效率。蜘蛛的轉(zhuǎn)化效率分析圖獵物種群生產(chǎn)量（886.4g）被蜘蛛捕獲的（10.3g）未捕獲的（876.1g）被吃下的（7.93g）未吃下的（2

17、.37g）同化的（7.30g）未同化的（0.63g）凈初級生產(chǎn)量（2.69g）呼吸代謝（4.60g）計(jì)算蜘蛛在次級生產(chǎn)過程中的兩種生態(tài)效率？3 3、營養(yǎng)級位之間生態(tài)效率、營養(yǎng)級位之間生態(tài)效率1 1）消費(fèi)效率（或利用效率）消費(fèi)效率（或利用效率）2 2）林德曼效率）林德曼效率1 1）消費(fèi)效率（或利用效率）消費(fèi)效率（或利用效率）消費(fèi)效率消費(fèi)效率= =（n+1n+1）營養(yǎng)級的攝入量）營養(yǎng)級的攝入量/ n/ n營養(yǎng)級的營養(yǎng)級的凈生凈生產(chǎn)量產(chǎn)量 C Ce e=I=In+1n+1/ /P Pn n 消費(fèi)效率可用來度量一個(gè)營養(yǎng)級對前一營養(yǎng)級的相消費(fèi)效率可用來度量一個(gè)營養(yǎng)級對前一營養(yǎng)級的相對采食壓力，此值一般為

18、對采食壓力，此值一般為25%-35%25%-35%。3 3、營養(yǎng)級位之間生態(tài)效率、營養(yǎng)級位之間生態(tài)效率3 3、營養(yǎng)級位之間生態(tài)效率、營養(yǎng)級位之間生態(tài)效率2 2）林德曼效率）林德曼效率 = n+1 = n+1營養(yǎng)級的攝取量營養(yǎng)級的攝取量/n/n營養(yǎng)級的攝入量營養(yǎng)級的攝入量 Le= Le=A An n/ /I In nPnPn/ /InInPnPn/An /An InIn+1+1/ /PnPn=In=In+1+1/In/In =n+1 =n+1營養(yǎng)級的同化量營養(yǎng)級的同化量/n/n營養(yǎng)級的同化能量營養(yǎng)級的同化能量 Le=An+Le=An+1 1/An/An林德曼效率林德曼效率的比值大約為的比值大約為

19、1/101/10，不同的生態(tài)系統(tǒng)不，不同的生態(tài)系統(tǒng)不一樣，高可達(dá)一樣，高可達(dá)30%30%，低則，低則1%1%或更低?；蚋汀＃┥鷳B(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性1 1、生態(tài)平衡生態(tài)平衡 指指生態(tài)系統(tǒng)通過發(fā)育和調(diào)節(jié)所達(dá)到生態(tài)系統(tǒng)通過發(fā)育和調(diào)節(jié)所達(dá)到的一種穩(wěn)定狀態(tài)，的一種穩(wěn)定狀態(tài)，它包括結(jié)構(gòu)和功能上的穩(wěn)定，能量輸入輸出上的穩(wěn)定。它包括結(jié)構(gòu)和功能上的穩(wěn)定，能量輸入輸出上的穩(wěn)定。是屬是屬動態(tài)平衡動態(tài)平衡狀態(tài)狀態(tài)。2 2、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性抵抗力穩(wěn)定性抵抗力穩(wěn)定性 恢復(fù)力穩(wěn)定性恢復(fù)力穩(wěn)定性相互對立（六）生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性3 3、生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)、生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)反饋機(jī)制反饋機(jī)制 負(fù)反饋：抑制和減弱最

20、初發(fā)生變化的那種成分所發(fā)生的變化。正反饋即生態(tài)系統(tǒng)中某一成分的變化所引起的其他一系列變化，反過來不是抑制而是加速最初發(fā)生變化的成分所發(fā)生的變化。兔兔數(shù)量增加數(shù)量減少植物植物數(shù)量減少數(shù)量增加兔因饑餓死亡兔吃少量食物兔吃大量食物兔食物增加兔種群與植物種群之間的負(fù)反饋兔種群與植物種群之間的負(fù)反饋兩個(gè)反饋之間的相互關(guān)系兩個(gè)反饋之間的相互關(guān)系狼狼數(shù)量增加數(shù)量增加數(shù)量減少數(shù)量減少兔兔數(shù)量增加數(shù)量增加數(shù)量減少數(shù)量減少數(shù)量減少數(shù)量減少植物植物數(shù)量增多數(shù)量增多狼吃少量狼吃少量的兔的兔狼吃較多狼吃較多的兔的兔狼的食物狼的食物增多增多狼因饑餓狼因饑餓死亡死亡兔吃少量兔吃少量植物植物兔吃大量兔吃大量植物植物兔因饑餓兔

21、因饑餓死亡死亡兔的食物兔的食物增加增加（六）生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性3 3、生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)、生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)反饋機(jī)制反饋機(jī)制 負(fù)反饋：抑制和減弱最初發(fā)生變化的那種成分所發(fā)生的變化。 比較常見，能夠使生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到和保持動態(tài)平衡或穩(wěn)態(tài) 正反饋即生態(tài)系統(tǒng)中某一成分的變化所引起的其他一系列變化，反過來不是抑制而是加速最初發(fā)生變化的成分所發(fā)生的變化。 是比較少見，生態(tài)系統(tǒng)遠(yuǎn)離動態(tài)平衡或穩(wěn)定二、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動能量傳遞的熱力學(xué)定律初級生產(chǎn)次級生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)中的分解（一）能量傳遞的熱力學(xué)定律能量流動特點(diǎn)能量流動特點(diǎn) ：1 1）能量轉(zhuǎn)化和守恒（熱力學(xué)第一定律能量轉(zhuǎn)化和守恒（熱力學(xué)第一定律） 2 2）能量沿食物

22、鏈方向流動能量沿食物鏈方向流動，逐級遞減（第二定律）逐級遞減（第二定律）3 3）能量流動是單能量流動是單方向方向、非循環(huán)的非循環(huán)的(二)初級生產(chǎn)初級生產(chǎn)的基本概念全球初級生產(chǎn)量的分布特點(diǎn)初級生產(chǎn)效率初級生產(chǎn)效率的測定方法1 1、初級生產(chǎn)的基本概念、初級生產(chǎn)的基本概念初級生產(chǎn)初級生產(chǎn)：生產(chǎn)者（主要為綠色植物）把太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)榛荷a(chǎn)者（主要為綠色植物）把太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的過程。也稱第一性生產(chǎn)學(xué)能的過程。也稱第一性生產(chǎn)。初級生產(chǎn)量（初級生產(chǎn)量（第一性生產(chǎn)力）第一性生產(chǎn)力）：植物所固定的太陽能或所：植物所固定的太陽能或所制造的有機(jī)物質(zhì)的數(shù)量制造的有機(jī)物質(zhì)的數(shù)量。1 1、初級生產(chǎn)的基本概念、初級生產(chǎn)的

23、基本概念總初級生產(chǎn)量：總初級生產(chǎn)量：單位面積、單位時(shí)間內(nèi)，通過光合作用所單位面積、單位時(shí)間內(nèi)，通過光合作用所固定的太陽能。（固定的太陽能。（GPGP）凈初級生產(chǎn)量凈初級生產(chǎn)量( (NP)NP)：在初級生產(chǎn)過程中，植物固定的能量：在初級生產(chǎn)過程中，植物固定的能量一部分被植物自己呼吸消耗掉，剩下的可用于植物的生長一部分被植物自己呼吸消耗掉，剩下的可用于植物的生長和生殖的這部分生產(chǎn)量和生殖的這部分生產(chǎn)量。 GP = NP+R RGP = NP+R R呼吸消耗的能量。呼吸消耗的能量。 - -可供生態(tài)系統(tǒng)中其它生物（主要是各種動物和人）利可供生態(tài)系統(tǒng)中其它生物（主要是各種動物和人）利用的能量。用的能量。

24、1 1、初級生產(chǎn)的基本概念、初級生產(chǎn)的基本概念生物量生物量(biomass)(biomass)：某一時(shí)刻調(diào)查時(shí)單位面積上積存的有：某一時(shí)刻調(diào)查時(shí)單位面積上積存的有機(jī)物質(zhì)。生物量只指有生命的活體機(jī)物質(zhì)。生物量只指有生命的活體dB/dB/dtdt=GP-R-H-D=GP-R-H-DGP=dB/GP=dB/dt+R+H+Ddt+R+H+DdB/dB/dtdt 某一時(shí)期內(nèi)生物量的變化；某一時(shí)期內(nèi)生物量的變化；H H 被較高營養(yǎng)級被較高營養(yǎng)級動物所取食的生物量動物所取食的生物量 D D 因死亡而損失的生物量因死亡而損失的生物量2 2、全球凈初級生產(chǎn)量概況及分布特點(diǎn)、全球凈初級生產(chǎn)量概況及分布特點(diǎn) （1

25、1）陸地）陸地比海洋比海洋（2 2）陸地上）陸地上初級生產(chǎn)量初級生產(chǎn)量（3 3）海洋中初級生產(chǎn)量海洋中初級生產(chǎn)量（4 4）初級生產(chǎn)力垂直變化）初級生產(chǎn)力垂直變化 初級生產(chǎn)量大。初級生產(chǎn)量大。隨隨緯度增加逐漸降低的趨勢隨隨緯度增加逐漸降低的趨勢由河口灣向大陸架和大洋區(qū)逐漸降低由河口灣向大陸架和大洋區(qū)逐漸降低高到低，深到淺降低高到低，深到淺降低3 3、初級生產(chǎn)的生產(chǎn)效率、初級生產(chǎn)的生產(chǎn)效率AeAe= =PnPn/An=NP/GP/An=NP/GPP Pe e= =P Pn n/I/In n（生態(tài)生產(chǎn)效率）（生態(tài)生產(chǎn)效率）玉米田荒地meadota湖總初級生產(chǎn)量/總?cè)肷淙展饽?.6%1.2%0.4%凈

26、初級生產(chǎn)量/總初級生產(chǎn)量76.6%84.9%77.7%同化效率組織生產(chǎn)效率3 3、初級生產(chǎn)的生產(chǎn)效率、初級生產(chǎn)的生產(chǎn)效率作物群體的最高太陽光能利用率作物群體的最高太陽光能利用率12%12%我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)平均光能利用率我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)平均光能利用率0.4%0.4%，個(gè)別高產(chǎn)也不超過，個(gè)別高產(chǎn)也不超過2%2%世界平均光能利用率世界平均光能利用率0.3%0.3%如何提高農(nóng)作物生產(chǎn)效率？如何提高農(nóng)作物生產(chǎn)效率？4 4、初級生產(chǎn)量的測定方法、初級生產(chǎn)量的測定方法（1 1）收獲量測定法）收獲量測定法（2 2）黑白瓶法（氧氣測定法）黑白瓶法（氧氣測定法）（3 3）COCO2 2測定法測定法（4 4）放射性標(biāo)記物測

27、定法）放射性標(biāo)記物測定法（5 5）葉綠素測定法）葉綠素測定法（6 6）phph測定法測定法4 4、初級生產(chǎn)量的測定方法、初級生產(chǎn)量的測定方法（1 1）收獲量測定法）收獲量測定法定期收割植被，定期收割植被，70-8070-80烘干至恒重，然后以每年每平方烘干至恒重，然后以每年每平方米的干物質(zhì)來表示；米的干物質(zhì)來表示； GP=dB/ GP=dB/dt+R+H+Ddt+R+H+D適用范圍：估計(jì)農(nóng)作物和牧場的初級生產(chǎn)力；多次取樣比適用范圍：估計(jì)農(nóng)作物和牧場的初級生產(chǎn)力；多次取樣比較準(zhǔn)確。較準(zhǔn)確。4 4、初級生產(chǎn)量的測定方法、初級生產(chǎn)量的測定方法（2 2）黑白瓶法（氧氣測定法）黑白瓶法（氧氣測定法） 基

28、本原理基本原理：測定水中含氧量的變化，利用光合作用方程：測定水中含氧量的變化，利用光合作用方程計(jì)算出總初級生產(chǎn)量。計(jì)算出總初級生產(chǎn)量。適用范圍：多用于水生生態(tài)系統(tǒng)。適用范圍：多用于水生生態(tài)系統(tǒng)。初始瓶（初始瓶（IBIB）、黑瓶）、黑瓶(DB) (DB) 、白瓶（、白瓶（LBLB）LB-IB=LB-IB=凈初級生產(chǎn)量凈初級生產(chǎn)量IB-DB=IB-DB=呼吸量呼吸量LB-DB=LB-DB=總初級生產(chǎn)量總初級生產(chǎn)量4 4、初級生產(chǎn)量的測定方法、初級生產(chǎn)量的測定方法（3 3）COCO2 2測定法測定法原理同黑白瓶法，適宜于陸生生態(tài)系統(tǒng)。原理同黑白瓶法，適宜于陸生生態(tài)系統(tǒng)。4 4、初級生產(chǎn)量的測定方法、

29、初級生產(chǎn)量的測定方法4 4）放射性標(biāo)記物測定）放射性標(biāo)記物測定法法 在一定深度取水樣分裝于黑瓶和白瓶，在兩瓶中分別加入已知數(shù)量在一定深度取水樣分裝于黑瓶和白瓶，在兩瓶中分別加入已知數(shù)量的的NaHNaH1414COCO3 3 后，再放回原水深處培養(yǎng)后，再放回原水深處培養(yǎng) 水樣過濾水樣過濾 干燥干燥 計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器中測定放射活性器中測定放射活性 計(jì)算確定光合作用固定的碳量（凈生產(chǎn)量）。計(jì)算確定光合作用固定的碳量（凈生產(chǎn)量）。計(jì)算方法：計(jì)算方法：6 61414COCO2 2/6CO/6CO2 2= =1414C C6 6H H1212O O6 6/C/C6 6H H1212O O6 6適宜范圍：水生生態(tài)

30、系統(tǒng)。適宜范圍：水生生態(tài)系統(tǒng)。（三）次級生產(chǎn)1 1、次級生產(chǎn)量的概念及生產(chǎn)、次級生產(chǎn)量的概念及生產(chǎn)次級生產(chǎn)量次級生產(chǎn)量：生態(tài)系統(tǒng)中初級生產(chǎn)以外的生物生產(chǎn)，即：生態(tài)系統(tǒng)中初級生產(chǎn)以外的生物生產(chǎn)，即消費(fèi)者利用初級生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行新陳代謝，經(jīng)過同化作消費(fèi)者利用初級生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行新陳代謝，經(jīng)過同化作用形成用形成異養(yǎng)生物異養(yǎng)生物自身物質(zhì)的生產(chǎn)量，稱為次級生產(chǎn)量，自身物質(zhì)的生產(chǎn)量，稱為次級生產(chǎn)量，亦稱第二性生產(chǎn)量。亦稱第二性生產(chǎn)量。2 2、次級生產(chǎn)量的測定次級生產(chǎn)量的測定（1 1）次級生產(chǎn)量計(jì)算）次級生產(chǎn)量計(jì)算(1)(1)I = FU+R+P I = FU+R+P P = I-FU-R P = I-FU-R

31、 同化效率同化效率 = A / I = A / I ； 生長效率生長效率 = P / A= P / AI- I- 攝取量；攝取量； A-A-同化量；同化量； R-R-呼吸量；呼吸量； P-P-生產(chǎn)量；生產(chǎn)量； FU-FU-糞尿能量。糞尿能量。 （2 2）測定）測定 實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室 野外？野外？ 呼吸量（實(shí)驗(yàn)室）；利用種群個(gè)體生長和出生資料來計(jì)呼吸量（實(shí)驗(yàn)室）；利用種群個(gè)體生長和出生資料來計(jì)算動物的凈生產(chǎn)量算動物的凈生產(chǎn)量 P = P = Pg+PrPg+Pr，Pg Pg 個(gè)體增重；個(gè)體增重；Pr Pr 生殖后代的生產(chǎn)量。生殖后代的生產(chǎn)量。（三）次級生產(chǎn)3 3、次級生產(chǎn)的生態(tài)效率次級生產(chǎn)的生態(tài)效率

32、生態(tài)系統(tǒng)類型生態(tài)系統(tǒng)類型 主要植物及其特征主要植物及其特征 被捕食被捕食百分比百分比 成熟落葉林成熟落葉林 喬木，種群增長率低喬木，種群增長率低 1.22.51.22.5 1-7 1-7年棄耕田年棄耕田 一年生一年生草本草本, ,種群增長率中等種群增長率中等 1212 非洲草原非洲草原 多年生多年生草本草本, ,種群增長率高種群增長率高 2860 2860 人工管理牧場人工管理牧場 多年生草本多年生草本, ,種群增長率高種群增長率高 30453045 海洋海洋 浮游植物浮游植物, , 種群增長率高種群增長率高 60996099 植物種群的增長率越高，種群更新的越快，食草動物就能更多利用植物的初

33、級生產(chǎn)量。 協(xié)同進(jìn)化（三）次級生產(chǎn)3 3、次級生產(chǎn)的生態(tài)效率次級生產(chǎn)的生態(tài)效率 表表 不同動物類群的生長效率不同動物類群的生長效率 動物類群動物類群生長效率（生長效率（PnPn/An/An）食蟲獸0.86鳥類1.29小型哺乳類1.51其他獸類3.14魚和社會性昆蟲9.77無脊椎動物（昆蟲除外）25.0原生動物40.7（四）生態(tài)系統(tǒng)中的分解1 1、概念、概念分解作用分解作用: :將殘株、尸體等復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡單無機(jī)物將殘株、尸體等復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡單無機(jī)物的逐步降解過程。的逐步降解過程。C C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 26CO6CO2 2+6H+6H2 2O+O+能量

34、能量（四）生態(tài)系統(tǒng)中的分解1 1、概念、概念分解作用分解作用: :將殘株、尸體等復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡單無機(jī)物將殘株、尸體等復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡單無機(jī)物的逐步降解過程。的逐步降解過程。C C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 26CO6CO2 2+6H+6H2 2O+O+能量能量2 2、資源分解作用的三個(gè)過程、資源分解作用的三個(gè)過程（1 1）降解：）降解：在酶的作用下，有機(jī)物進(jìn)行生物化學(xué)的在酶的作用下，有機(jī)物進(jìn)行生物化學(xué)的分解，分解為單分子的物質(zhì)（如纖維素降解為葡分解，分解為單分子的物質(zhì)（如纖維素降解為葡萄糖）或無機(jī)物（葡萄糖降為萄糖）或無機(jī)物（葡萄糖降為COCO2 2和和H H2

35、2O O）。）。（2 2）碎化：）碎化：顆粒體的粉碎。包括動物的生命活動過顆粒體的粉碎。包括動物的生命活動過程和非生物的作用（如風(fēng)化、結(jié)冰、解凍和干濕程和非生物的作用（如風(fēng)化、結(jié)冰、解凍和干濕作用等）。作用等）。（3 3）溶解）溶解：指水將資源中的可溶解成分解脫出來，：指水將資源中的可溶解成分解脫出來，其速率受前兩個(gè)過程的影響。其速率受前兩個(gè)過程的影響。 匯匯千足蟲千足蟲甲形螨甲形螨枯枝枯枝落葉落葉肺螺肺螺彈尾目彈尾目蟋蟀蟋蟀匯匯小型螨小型螨小型蜘蛛小型蜘蛛鞘翅目甲蟲鞘翅目甲蟲中型蜘蛛中型蜘蛛?yún)R匯匯匯輸入輸入?yún)R匯匯匯其他其他獵物獵物匯匯森林枯枝落葉層中的部分食物網(wǎng)3 3、影響分解的生態(tài)因素、影

36、響分解的生態(tài)因素（1 1）分解者生物）分解者生物（2 2）待分解有機(jī)物質(zhì)資源）待分解有機(jī)物質(zhì)資源（3 3）環(huán)境因素）環(huán)境因素3 3、影響分解的生態(tài)因素、影響分解的生態(tài)因素（1 1）分解者生物）分解者生物（1 1）微生物）微生物 ：細(xì)菌和真菌是主要的分解者。在細(xì)菌體內(nèi)細(xì)菌和真菌是主要的分解者。在細(xì)菌體內(nèi)和真菌菌絲體內(nèi)具有各種完成多種特殊化學(xué)反應(yīng)所需的和真菌菌絲體內(nèi)具有各種完成多種特殊化學(xué)反應(yīng)所需的酶系統(tǒng)。酶系統(tǒng)。直接作用直接作用（2 2）土壤動物：）土壤動物：主要是食碎屑的無脊椎動物。包括彈尾目、主要是食碎屑的無脊椎動物。包括彈尾目、雙翅目和鞘翅目昆蟲，原尾蟲、螨類、線蚓類、千足類、雙翅目和鞘翅

37、目昆蟲，原尾蟲、螨類、線蚓類、千足類、等足類、蝸牛、蚯蚓等。等足類、蝸牛、蚯蚓等。 分解作用：撕碎、物質(zhì)轉(zhuǎn)化、食菌作用分解作用：撕碎、物質(zhì)轉(zhuǎn)化、食菌作用低緯度熱帶地區(qū)低緯度熱帶地區(qū) 高緯寒帶、凍原地區(qū)高緯寒帶、凍原地區(qū)中小型土壤動物大型土壤動物3 3、影響分解的生態(tài)因素、影響分解的生態(tài)因素（1 1）分解者生物）分解者生物（2 2）待分解有機(jī)物質(zhì)資源）待分解有機(jī)物質(zhì)資源 碳和能量的來源不同碳和能量的來源不同分解速率分解速率 見教材見教材178178頁表頁表4.124.12 單糖分解率單糖分解率100%100%（年）（年） 木質(zhì)素分解率木質(zhì)素分解率50%50%（年）（年） 酚分解率酚分解率10%1

38、0%（年）（年）3 3、影響分解的生態(tài)因素、影響分解的生態(tài)因素（1 1）分解者生物）分解者生物（2 2）待分解有機(jī)物質(zhì)資源）待分解有機(jī)物質(zhì)資源碳和能量的來源碳和能量的來源分解速率分解速率營養(yǎng)物（營養(yǎng)物（C:NC:N比）比）分解速率分解速率 微生物分解有機(jī)物微生物分解有機(jī)物C:NC:N最適比例最適比例 25:1-30:1 25:1-30:1 動物性有機(jī)質(zhì)動物性有機(jī)質(zhì)接近最適比例接近最適比例 植物性有機(jī)質(zhì)植物性有機(jī)質(zhì)C:N 40:1-80:1 C:N 40:1-80:1 3 3、影響分解的生態(tài)因素、影響分解的生態(tài)因素（1 1）分解者生物）分解者生物（2 2）待分解有機(jī)物質(zhì)資源）待分解有機(jī)物質(zhì)資源碳

39、和能量的來源碳和能量的來源分解速率分解速率營養(yǎng)物（營養(yǎng)物（C:NC:N比）比）分解速率分解速率 調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)劑引起分解微生物生理活性和行為特征變化的引起分解微生物生理活性和行為特征變化的化學(xué)成分化學(xué)成分 單寧單寧降低有效氮的數(shù)量降低有效氮的數(shù)量 Cu Zn Cu Zn CdCd Ni Ni強(qiáng)大的殺真菌作用強(qiáng)大的殺真菌作用3 3、影響分解的生態(tài)因素、影響分解的生態(tài)因素（1 1）分解者生物）分解者生物（2 2）待分解有機(jī)物質(zhì)資源）待分解有機(jī)物質(zhì)資源（3 3）環(huán)境因素）環(huán)境因素 土壤溫度、土壤濕度和通氣狀況、土壤土壤溫度、土壤濕度和通氣狀況、土壤pHpH值等。值等。分解指數(shù)分解指數(shù)K=I/XK=I/X

40、 I I：年輸入死有機(jī)物質(zhì)總量：年輸入死有機(jī)物質(zhì)總量 X X：系統(tǒng)中死有機(jī)物質(zhì)現(xiàn)存總量：系統(tǒng)中死有機(jī)物質(zhì)現(xiàn)存總量熱帶雨林熱帶雨林 稀樹草原稀樹草原 溫帶落葉闊葉林溫帶落葉闊葉林 凍原凍原4 4、分解意義、分解意義維持全球生產(chǎn)和分解的平衡維持全球生產(chǎn)和分解的平衡（1 1）通過死亡物質(zhì)的分解，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)再循環(huán)，給生產(chǎn)者通過死亡物質(zhì)的分解，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)再循環(huán)，給生產(chǎn)者提供營養(yǎng)物質(zhì)；提供營養(yǎng)物質(zhì)；（2 2）維持大氣中）維持大氣中COCO2 2濃度；濃度；（3 3）穩(wěn)定和提高土壤有機(jī)質(zhì)的含量，為碎屑食物鏈以后各）穩(wěn)定和提高土壤有機(jī)質(zhì)的含量，為碎屑食物鏈以后各級生物提供食物；級生物提供食物；（4 4）改善土

41、壤物理性狀，改造地球表面惰性物質(zhì)。）改善土壤物理性狀，改造地球表面惰性物質(zhì)。應(yīng)用應(yīng)用 污水處理、固體廢棄物處理污水處理、固體廢棄物處理微生物分解微生物分解三、生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)的概念及特點(diǎn)物質(zhì)循環(huán)的類型元素循環(huán)的相互作用（一）物質(zhì)循環(huán)的概念及特點(diǎn)物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)：指指各種化學(xué)元素在不同層次、不同大小的生各種化學(xué)元素在不同層次、不同大小的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，乃至生物圈里，沿著特定的途徑從環(huán)境到生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，乃至生物圈里，沿著特定的途徑從環(huán)境到生物體，又從生物體再回歸到環(huán)境，不斷地進(jìn)行著流動和物體，又從生物體再回歸到環(huán)境，不斷地進(jìn)行著流動和循環(huán)的過程。又稱生物地球化學(xué)循環(huán)。循環(huán)的過程。又稱生物地球

42、化學(xué)循環(huán)。 （一）物質(zhì)循環(huán)的概念及特點(diǎn)物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)的特點(diǎn)可循環(huán)利用可循環(huán)利用；質(zhì)質(zhì)能守恒和物質(zhì)不能守恒和物質(zhì)不滅滅（一）物質(zhì)循環(huán)的概念及特點(diǎn)庫物質(zhì)在循環(huán)過程中暫時(shí)固定、儲存的場所 貯存庫 交換庫庫容量元素滯留時(shí)間流動率小短較高多屬于生物成分大長低多屬于非生物成分（一）物質(zhì)循環(huán)的概念及特點(diǎn)流通率物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中單位時(shí)間、單位面積內(nèi)移動量周轉(zhuǎn)率=流通率/庫中該營養(yǎng)物質(zhì)總量周轉(zhuǎn)時(shí)間=庫中該營養(yǎng)物資總量/流通率 水體到生產(chǎn)者周轉(zhuǎn)時(shí)間? 生產(chǎn)者的周轉(zhuǎn)時(shí)間?池塘生態(tài)系統(tǒng)中庫與庫流通的模式圖（面積池塘生態(tài)系統(tǒng)中庫與庫流通的模式圖（面積1.62h ）5000單位1000單位50單位100單位生產(chǎn)者沉

43、積層水體消費(fèi)者20單位/d20單位/d4單位/d4單位/d16單位/d（二）物質(zhì)循環(huán)的類型1 1、水循環(huán)、水循環(huán)2 2、氣體型循環(huán)、氣體型循環(huán) COCO2 2、N N2 2、O O2 2 全球性全球性三個(gè)環(huán)境問題（溫室效應(yīng)，酸雨，臭氧層破壞）三個(gè)環(huán)境問題（溫室效應(yīng)，酸雨，臭氧層破壞）密密切相關(guān)切相關(guān)3 3、沉積型循環(huán)、沉積型循環(huán)pp 、 s s2 2、氣體性循環(huán)、氣體性循環(huán)碳循環(huán)碳循環(huán)氮循環(huán)氮循環(huán)(1)(1)碳循環(huán)碳循環(huán)碳儲存庫生態(tài)系統(tǒng)中的碳循環(huán)人為活動破壞生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)保持碳循環(huán)相對平衡的生態(tài)對策(1)碳循環(huán)碳儲存庫巖石圈（包括化石燃料）碳酸鹽，約占碳總量的99.9%水圈大氣圈生物圈(1)碳

44、循環(huán)循環(huán)過程:同化過程和異化過程（光合作用和呼吸作用）；大氣和海洋之間二氧化碳的交換；碳酸鹽的沉淀作用、化石燃料燃燒(1)碳循環(huán)碳儲存庫生態(tài)系統(tǒng)中的碳循環(huán)循環(huán)速度快自我調(diào)節(jié)機(jī)制人為活動破壞生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán) 化石燃料（6.9）+陸地植被破壞（0.9）=大氣中含量上升（3.2）+海洋吸收（2.0）+未知的匯 （1.7） 溫室效應(yīng) 生態(tài)效應(yīng)(1)(1)碳循環(huán)碳循環(huán)碳儲存庫生態(tài)系統(tǒng)中的碳循環(huán)人為活動破壞生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)保持碳循環(huán)相對平衡的生態(tài)對策(2)(2)氮循環(huán)氮循環(huán)氮儲存庫氮循環(huán)主要作用氮不平衡(2)(2)氮循環(huán)氮循環(huán)氮儲存庫大氣、土壤、水氮循環(huán)主要作用(2)(2)氮循環(huán)氮循環(huán)氮儲存庫大氣、土壤、水氮

45、循環(huán)主要作用固氮作用：生物固氮、高能固氮、工業(yè)固氮氨化作用：由氨化細(xì)菌作用將有機(jī)氮分解成為氨與氨 化合物。硝化作用：氨化合物被亞硝酸鹽細(xì)菌和硝酸鹽細(xì)菌氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。反硝化作用：反硝化細(xì)菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)變成大氣氮，回到大氣中。(2)(2)氮循環(huán)氮循環(huán)氮儲存庫氮循環(huán)主要作用氮不平衡 工業(yè)固氮水體富營養(yǎng)化3 3、沉積型循環(huán)、沉積型循環(huán)pp磷重要性磷重要性 構(gòu)成核酸、細(xì)胞膜、骨骼的重要成分；代謝過程構(gòu)成核酸、細(xì)胞膜、骨骼的重要成分；代謝過程磷循環(huán)途徑磷循環(huán)途徑 死有機(jī)物死有機(jī)物死有機(jī)物死有機(jī)物土壤中的土壤中的無機(jī)磷無機(jī)磷深海的磷深海的磷陸地陸地海洋海洋沉積物中的磷沉積物中的磷(約為土壤和海洋標(biāo)

46、中千倍以上約為土壤和海洋標(biāo)中千倍以上)沉積沉積上涌上涌下沉下沉排泄排泄死亡死亡攝取攝取捕魚捕魚活活有機(jī)物有機(jī)物活活有機(jī)物有機(jī)物溶解于水溶解于水上升上升風(fēng)化風(fēng)化開采開采攝取攝取分解分解懸浮在水中懸浮在水中隨河水帶入隨河水帶入鳥糞鳥糞排泄排泄死亡死亡磷磷循環(huán)循環(huán)3 3、沉積型循環(huán)、沉積型循環(huán)pp磷重要性磷重要性 構(gòu)成核酸、細(xì)胞膜、骨骼的重要成分；代謝過程構(gòu)成核酸、細(xì)胞膜、骨骼的重要成分；代謝過程磷循環(huán)途徑磷循環(huán)途徑 陸地（土壤庫）經(jīng)河流到達(dá)海洋陸地（土壤庫）經(jīng)河流到達(dá)海洋 海洋到陸地：三個(gè)途徑海洋到陸地：三個(gè)途徑農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上大量施用磷肥不僅使生產(chǎn)上大量施用磷肥不僅使磷資源面臨枯磷資源面臨枯竭的威

47、脅竭的威脅，且磷礦石、磷肥中含重金屬和放射，且磷礦石、磷肥中含重金屬和放射性物質(zhì)，長期大量施用，使土壤污染。性物質(zhì)，長期大量施用，使土壤污染。磷素隨水土流失進(jìn)入水域或水體富營養(yǎng)化，殃磷素隨水土流失進(jìn)入水域或水體富營養(yǎng)化，殃及魚類等水生生物。及魚類等水生生物。 3 3、沉積型循環(huán)、沉積型循環(huán)pp延伸延伸有毒有害物質(zhì)的循環(huán)有毒有害物質(zhì)的循環(huán)1 1、有毒有害物質(zhì)定義：、有毒有害物質(zhì)定義： 進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)后對自然生物種群及人類健康有毒害作用的進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)后對自然生物種群及人類健康有毒害作用的物質(zhì)。物質(zhì)。 重金屬、氟化物、氰化物、酚類、有機(jī)氯殺蟲劑重金屬、氟化物、氰化物、酚類、有機(jī)氯殺蟲劑2 2、有毒有害

48、物質(zhì)界定：、有毒有害物質(zhì)界定：具有數(shù)量和時(shí)間的性質(zhì)和要求具有數(shù)量和時(shí)間的性質(zhì)和要求 少量少量有利有利 DDTDDT低劑量延長雄性大鼠的生命；鉻能減緩動脈硬化過低劑量延長雄性大鼠的生命；鉻能減緩動脈硬化過程，能協(xié)助胰島素改善糖和脂肪的代謝程，能協(xié)助胰島素改善糖和脂肪的代謝 過量過量具有易變性具有易變性 硝酸鹽硝酸鹽亞硝酸鹽；汞轉(zhuǎn)變成甲基汞毒性增強(qiáng)亞硝酸鹽；汞轉(zhuǎn)變成甲基汞毒性增強(qiáng)有毒有害物質(zhì)在水、土壤、大氣中極其微量、達(dá)標(biāo)，對人否有危害？有毒有害物質(zhì)的循環(huán)有毒有害物質(zhì)的循環(huán)3 3、有毒有害物質(zhì)循環(huán)的一般特點(diǎn)、有毒有害物質(zhì)循環(huán)的一般特點(diǎn)有毒有害物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化有毒有害物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化生物富集作用生物富集

49、作用 BCF BCF富集系數(shù)=有毒物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度/有毒物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的濃度 生物富集生物富集 生物積累生物積累 生物放大生物放大 有毒有害物質(zhì)的循環(huán)有毒有害物質(zhì)的循環(huán)生物富集作用生物富集作用 生物富集：生物富集：生物機(jī)體或處于同一營養(yǎng)級的大部分生物種群，生物機(jī)體或處于同一營養(yǎng)級的大部分生物種群，從周圍環(huán)境蓄積某種元素或難降解的物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)從周圍環(huán)境蓄積某種元素或難降解的物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)濃度超過周圍環(huán)境中濃度的現(xiàn)象。濃度超過周圍環(huán)境中濃度的現(xiàn)象。 褐藻褐藻 對鉬的富集系數(shù)對鉬的富集系數(shù)1111 對鉛的富集系數(shù)對鉛的富集系數(shù)7000070000有毒有害物質(zhì)的循環(huán)有毒有害物質(zhì)的循環(huán)生

50、物富集作用生物富集作用 生物富集：生物富集： 生物積累：生物積累：生物在整個(gè)代謝活躍期利用吸收、吸附、吞食生物在整個(gè)代謝活躍期利用吸收、吸附、吞食等各種方式，從周圍環(huán)境中蓄積某些元素或難分解的化合等各種方式，從周圍環(huán)境中蓄積某些元素或難分解的化合物，以致隨著生長發(fā)育，富集系數(shù)不斷增大的現(xiàn)象。物，以致隨著生長發(fā)育，富集系數(shù)不斷增大的現(xiàn)象。 水稻不同生育期對鉛的吸收和富集水稻不同生育期對鉛的吸收和富集 拔節(jié)期拔節(jié)期 分蘗期分蘗期 苗期苗期 抽穗期抽穗期 結(jié)實(shí)期結(jié)實(shí)期有毒有害物質(zhì)的循環(huán)有毒有害物質(zhì)的循環(huán)生物富集作用生物富集作用 生物富集：生物富集： 生物積累：生物積累： 生物放大：生物放大：同一食物

51、鏈上的高營養(yǎng)級生物，通過吞食低營同一食物鏈上的高營養(yǎng)級生物，通過吞食低營養(yǎng)級生物積蓄某種元素或難降解物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)的濃養(yǎng)級生物積蓄某種元素或難降解物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)的濃度隨著營養(yǎng)級的提高而逐漸增大的現(xiàn)象。度隨著營養(yǎng)級的提高而逐漸增大的現(xiàn)象。有毒有害物質(zhì)的循環(huán)有毒有害物質(zhì)的循環(huán)DDTDDT（二氯二苯三氯乙烷）（二氯二苯三氯乙烷）的富集作用的富集作用應(yīng)用？四、生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞信息的概念及其主要特征生態(tài)系統(tǒng)中信息的類型及特點(diǎn)信息傳遞過程的模式生態(tài)系統(tǒng)中重要的信息傳遞討論：一只蜜蜂在找到蜜源之后，如何告訴巢中的其他同伴蜜源的位置呢？問題探討（一）信息的概念及其主要特征信息：信息：信息源發(fā)出的，

52、被使用者接受和理解的各種信號信息源發(fā)出的，被使用者接受和理解的各種信號信號的主要特征：信號的主要特征：普遍性普遍性傳廣性傳廣性永續(xù)性永續(xù)性時(shí)效性時(shí)效性分享性分享性轉(zhuǎn)化性轉(zhuǎn)化性（二）生態(tài)系統(tǒng)中信息的類型1 1、信息的、信息的種類種類（1 1）物理信息：）物理信息：以物理因素引起生物之間感應(yīng)作用的一類信以物理因素引起生物之間感應(yīng)作用的一類信息。如光、聲、熱、電、磁等信息息。如光、聲、熱、電、磁等信息。聲波陽光熱量水的振動溫度、濕度磁場物理信息（二）生態(tài)系統(tǒng)中信息的類型及特點(diǎn)（2 2）化學(xué)信息：）化學(xué)信息：生物在代謝過程中分泌出一些物質(zhì)生物在代謝過程中分泌出一些物質(zhì) ，被其，被其它生物所接受而傳遞。

53、它生物所接受而傳遞。1 1）動植物間的化學(xué)）動植物間的化學(xué)信息信息植物植物產(chǎn)生氣味，不同動物對植物氣味有不同反應(yīng)。產(chǎn)生氣味，不同動物對植物氣味有不同反應(yīng)。主要是植物產(chǎn)生次生代謝物，如生物堿、萜類、黃酮類、主要是植物產(chǎn)生次生代謝物，如生物堿、萜類、黃酮類、甙類、芳香族化合物等，表現(xiàn)為威懾、拒食、誘引甙類、芳香族化合物等，表現(xiàn)為威懾、拒食、誘引作用作用2 2）動物間的化學(xué)）動物間的化學(xué)信息信息3 3）植物間的化學(xué)信息）植物間的化學(xué)信息（二）生態(tài)系統(tǒng)中信息的類型及特點(diǎn)（2 2）化學(xué)信息：）化學(xué)信息：生物在代謝過程中分泌出一些物質(zhì)生物在代謝過程中分泌出一些物質(zhì) ，被其，被其它生物所接受而傳遞。它生物所接受而傳遞。1 1）動植物間的化學(xué)）動植物間的化學(xué)信息信息2 2）動物間的化學(xué)）動物間的化學(xué)信息信息通過通過外分泌腺向體外分泌信息素，它攜帶著特定的信息外分泌腺向體外分泌信息素，它攜帶著特定的信息。3 3）植物間的化學(xué)信息）植物間的化學(xué)信息（二）生態(tài)系統(tǒng)中信息的類型及特點(diǎn)（2 2）化學(xué)信息：）化學(xué)信息：生物在代謝過程中分泌出一些物質(zhì)生物在代謝過程中分泌出一些物質(zhì) ，被其，被其它生物所接受而傳遞。它生物所接受而傳遞。1 1）動植物間的化學(xué)）動植物間的化學(xué)信息信息2 2）動物間的化學(xué)）動物間的化