三生態(tài)系統(tǒng)的功能與特征1 生物生產(chǎn)

1、12三、生態(tài)系統(tǒng)的功能與特征1 生物生產(chǎn) 太陽能的主要流向 項目反射吸收水循環(huán)風(fēng)、潮汐光合作用所占比例30%46%23%0.2%0.8% 雖然光合作用利用的僅僅是0.8%的能量也有驚人的數(shù)目：3.81025焦/秒。在生產(chǎn)者將太陽能固定后，能量就以化學(xué)能的形式在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞。 每年地球通過光合作用所產(chǎn)生的有機干物質(zhì)總量約為162.1109t（其中海洋為55.3109t），相當(dāng)于2.8741018kJ（表2-1） 。3發(fā)育階段不同的生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)量和呼吸量指標紫蓿苜地（人工）幼松林（西歐）中齡松櫟林（北美）成熟雨林（中美洲）總初級生產(chǎn)量（PG）24,40012,20011,50045,000自

2、養(yǎng) 呼 吸（RA）9,200 4,700 6,40032,000凈初級生產(chǎn)量（PN）15,200 7,500 5,00013,000異 養(yǎng) 呼 吸（RH） 800 4,600 3,00013,000群落凈生產(chǎn)量（PNC）14,400 2,900 2,000很少至無PNPG（%） 62.3 61.5 143.5 28.9PNCPG（%） 59.0 23.8 17.4 0.0注：單位為千卡米2年， 1卡4.186焦耳4生物圈的凈初級生物量 5呼吸生產(chǎn)者（植物）初級消者（植食性動物）次級消者（肉食性動物）三級消者（肉食性動物）分解者（如細菌、真菌等）呼吸未固定呼吸呼吸呼吸流進生態(tài)系統(tǒng)的總能量：生產(chǎn)者

3、所固定的太陽能的總量源頭：太陽能2 能量流動6某食物鏈的能塔圖 7物質(zhì)循環(huán)的概念：物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律：全球性，反復(fù)出現(xiàn)，循環(huán)流動生物群落組成生物體的C、H、O、N等元素反復(fù)出現(xiàn)，循環(huán)流動無機環(huán)境能量流動與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系物質(zhì)是能量的載體， 能量是物質(zhì)循環(huán)的動力， 二者同時進行，相互依存，不可分割 （區(qū)別、聯(lián)系）聯(lián)系：溫室效應(yīng)、酸雨、富營養(yǎng)化3 物質(zhì)循環(huán)有害物質(zhì)的累積8碳從無機環(huán)境進入生物群落的途徑：碳元素的含量：占生物體干重的49%碳的存在形式：碳循環(huán)： 在無機環(huán)境中： 在生物群落中：CO2、碳酸鹽有機物綠色植物的光合作用碳從生物群落返回?zé)o機環(huán)境的途徑：生物的呼吸作用微生物的分解作用煤、石油等燃料的

4、燃燒碳在生物群落和無機環(huán)境間的循環(huán)方式：CO2910大氣中的CO2光合作用呼吸作用生產(chǎn)者（如綠色植物）消費者（如動物和人）分解者（如細菌、真菌）糞便、遺體殘骸分解作用（呼吸作用）呼吸作用呼吸作用捕食碳循環(huán)示意圖：11氮循環(huán)12吸收 生物固氮 NO3 - 、NO2 -NH3 硝化作用（氧充足） 大氣中的N2捕食 固氮作用生產(chǎn)者（如綠色植物）消費者（如動物和人）動植物遺體殘骸分解者（如細菌、真菌）吸收 微生物的分解作用 高能固氮 工業(yè)固氮 氮素化肥（尿素、銨鹽、硝酸鹽等）吸收 固氮作用反硝化作用（氧不足） 氮循環(huán)示意圖：13硫循環(huán)14硫循環(huán)示意圖：大氣中的SO2吸收 降水生產(chǎn)者（如綠色植物）消費者

5、（如動物和人）土壤或水體中的SO42-動植物遺體殘骸分解者（如細菌、真菌）吸收 捕食 煤、石油等化石燃料分解作用 分解作用 燃燒 燃燒 火山爆發(fā)15磷循環(huán)164、信息傳遞：主要包括四個方面 營養(yǎng)信息：通過營養(yǎng)關(guān)系傳遞。 物理信息（physical information）： 物理信息指通過物理過程傳遞的信息，它可以來自無機環(huán)境/也可以來自生物群落，主要有：聲、光、溫度、濕度、磁力、機械振動等。眼、耳、皮膚等器官能接受物理信息并進行處理。植物開花屬于物理信息。 化學(xué)信息（chemical information）：許多化學(xué)物質(zhì)能夠參加信息傳遞，包括：生物堿、有機酸及代謝產(chǎn)物等，鼻及其它特殊器官能

6、夠接受化學(xué)信息。 行為信息（behav ior information）：行為信息可以在同種和一種生物間傳遞。行為信息多種多樣，例如蜜蜂的“圓圈舞”以及鳥類的“求偶炫耀”。17 四、生態(tài)系統(tǒng)的特征：1、復(fù)雜有序的等級系統(tǒng)構(gòu)成的整體性；2、具有開放的自維持、自調(diào)控功能；3、具有動態(tài)的、生命的特征；4、一旦遭到破壞，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，功能隨之降低甚至消失。 18第三節(jié) 生態(tài)平衡 一、生態(tài)平衡的概念 生態(tài)系統(tǒng)在一定時間內(nèi)結(jié)構(gòu)和功能的相對穩(wěn)定狀態(tài)。一方面是生物種類（即生物、植物、微生物）的組成和數(shù)量比例相對穩(wěn)定；另一方面是非生物環(huán)境（包括空氣、陽光、水、土壤等）保持相對穩(wěn)定。生態(tài)平衡是一種動態(tài)平衡。 包括

7、三個層次：一是環(huán)境與生態(tài)之間的平衡，即自然界與生命世界之間的平衡 ；二是生物界內(nèi)部的平衡，或者說是生物鏈的平衡，即動物、植物和微生物之間總體的平衡；三是食物鏈的平衡。 就空間范圍而言，生態(tài)平衡又可分為全球平衡和局部平衡。生態(tài)平衡狀態(tài)是自然生態(tài)系統(tǒng)由簡單到復(fù)雜的長期演替的結(jié)果 ，生態(tài)系統(tǒng)具有一定的內(nèi)部調(diào)節(jié)能力 ，生態(tài)平衡是動態(tài)的 。 二、生態(tài)平衡失調(diào)19二、生態(tài)平衡失調(diào) 當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)受到外界因素影響，特別是人為因素的影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)與功能受損，且超出其耐受限度，不能自我修復(fù)時，生態(tài)系統(tǒng)就會衰退甚至崩潰，這就是生態(tài)平衡失調(diào)。 生態(tài)平衡失調(diào)的標志： 結(jié)構(gòu)上的標志：（1）組成生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者、消費者、分解

8、者的缺損 ；2）當(dāng)外部壓力不斷作用于生態(tài)系統(tǒng)，造成生物種類與數(shù)量減少，層次結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化 ；（3)環(huán)境中各種非生命成分的變化 。 功能標志：（1）生物生產(chǎn)下降。（2）能量流動受阻 ；（3）物質(zhì)循環(huán)中斷；（4）擾亂信息傳遞。 20生態(tài)平衡失調(diào)的事例 1 英國人攜帶歐洲野兔入澳。1859年，一個叫托馬斯奧斯汀的英國人來澳洲定居，隨身帶來了24只野兔，放養(yǎng)在莊園里，供他打獵取樂。后來，寵物兔子陸續(xù)逃亡到了野外，100年后，奧斯汀絕對沒有想 到，這24只野兔的上億“子孫”給整個澳大利亞帶來了無盡的煩惱，每年至少造成1億美元的經(jīng)濟損失 。 2 引貓捉老鼠。在英國人剛剛進入澳大利亞時，隨船將老鼠帶來了，于是

9、引進貓來捕鼠，貓是把老鼠消滅了，可是由于澳大利亞缺乏大型肉食動物，使得引進的貓沒有天敵，于是大量繁殖泛濫，后來不得不人為獵殺。 3 我國消滅麻雀，導(dǎo)致蟲災(zāi)嚴重。 1934年發(fā)生在美國西部的黑風(fēng)暴，毀掉耕地4500余萬畝；1963年發(fā)生在前蘇聯(lián)農(nóng)墾區(qū)的大風(fēng)暴，毀田3億多畝；同樣因森林的破壞，使古老的巴比侖文明滅亡；印巴之間的塔爾平原，因森林破壞淪為沙漠，沙漠面積達65萬平方公里；黃河流域生態(tài)條件變壞，源于其中上游森林植被的破壞，當(dāng)今長江將變成第二條黃河；東北林區(qū)生態(tài)條件變壞，主要原因是對西南林區(qū)和東北林區(qū)森林的不合理采伐和過度采伐；因過量捕殺害蟲的天敵引發(fā)林木病蟲害；印度曾大量捕殺水獺使病魚增多，魚產(chǎn)量下降；牧業(yè)發(fā)達的澳大利亞，因牛糞覆蓋草地成災(zāi)引發(fā)蜣螂解救的例子更為新鮮。21生態(tài)平衡失調(diào)的原因自然因素 ：地殼變動、海陸變遷、冰川活動、火山爆發(fā)、山崩、海嘯、水旱災(zāi)害、地震、臺風(fēng)、雷電火災(zāi)以及流行病等；人為因素： 人與自然策略的不一致、濫用資源 、經(jīng)濟與生態(tài)分離。 關(guān)鍵是人為因素。22三、生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建 生態(tài)恢復(fù)：是指生態(tài)系統(tǒng)原貌或其原先功能的再現(xiàn)。 23生態(tài)重建： 指在不可能或不需要再現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)原貌的情況下營造一個不完全雷同于過去的甚至是全新的生態(tài)系統(tǒng)。主要措施有： 恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng) 重建生境 環(huán)境調(diào)控 生物調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)調(diào)控 系統(tǒng)的輸入輸出調(diào)控 生