生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)課件-生態(tài)系統(tǒng)的一般特征

第五章生態(tài)系統(tǒng)第五章生態(tài)系統(tǒng)5.1生態(tài)系統(tǒng)的一般特征導(dǎo)入基本概念生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)食物鏈與食物網(wǎng)營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔5.1生態(tài)系統(tǒng)的一般特征5.1.1基本概念（1）系統(tǒng)（system)概念 由各自獨立但相互作用的各部分所形成的統(tǒng)一體稱為系統(tǒng)。構(gòu)成系統(tǒng)的條件由許多成分組成；各成分彼此聯(lián)系，互相作用；具有獨立和特定的功能。（2）生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）5.1.1基本概念（1）系統(tǒng)（system)（2）生態(tài)系統(tǒng)1866年德國動物學(xué)家赫克爾（Haeckel）首次提出生態(tài)學(xué)（ecology）的概念，但當(dāng)時的意思是研究生物住所的科學(xué),（ecology源于希臘文，意為住所研究）；1875年，奧地利地質(zhì)學(xué)家修斯首次提出生物圈的概念。1926年，前蘇聯(lián)的地球化學(xué)家維爾納茨基作了“生物圈”的報告后，生物圈才成為現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的基本概念。直至20世紀(jì)初，生態(tài)學(xué)才作為一門獨立的科學(xué)。生態(tài)系統(tǒng)的概念生態(tài)系統(tǒng)的特征（2）生態(tài)系統(tǒng)1866年德國動物學(xué)家赫克爾（Haeckel）概念生物群落和環(huán)境相互作用的統(tǒng)一體。（作用：物質(zhì)和能量的交換）。在一定空間中共同棲居著的所有生物與其環(huán)境之間由于不斷進行物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程而形成的統(tǒng)一整體。生態(tài)系統(tǒng)是一個功能單位，而不是生物學(xué)中的分類單位。且作為系統(tǒng)，必須滿足三個條件：由許多成分組成；各成分間是彼此聯(lián)系，相互作用的；具有獨立的、特定的功能。概念生物群落和環(huán)境相互作用的統(tǒng)一體。（作用：物質(zhì)和能量的交換特征：是一個開放系統(tǒng)具有同外界進行物質(zhì)和能量交換的能力，能量流動、物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的三大功能。能量：單向流動——接受太陽光能，最終以熱能形式耗散，不能循環(huán)。物質(zhì)：循環(huán)流動—無機物（N、O、P…）→有機物（植物）→動物→經(jīng)微生物分解→無機物信息傳遞則包括營養(yǎng)信息、化學(xué)信息、物理信息和行為信息，構(gòu)成了行為網(wǎng)。通常物種組成的變化，環(huán)境因素的改變和信息系統(tǒng)的破壞是導(dǎo)致自我調(diào)節(jié)失效的三個主要原因處于運動之中它是發(fā)展的，即使出現(xiàn)平衡，也只是相對平衡和動態(tài)平衡，如人口增長率為0，也是有生有死。具有自我恢復(fù)和調(diào)節(jié)能力少量三廢的排放，經(jīng)自然界微生物的分解，也可達到凈化。是不斷發(fā)展、進化和演變形成的從猿到人，是進化的結(jié)果；熊貓則是蛻化的例子。特征：是一個開放系統(tǒng)5.1.2生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)

組成

結(jié)構(gòu)5.1.2生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非生物成分：

太陽輻射能，無機物質(zhì),有機物質(zhì)生物成分（三大功能類群）：生產(chǎn)者、消費者，還原者

生態(tài)系統(tǒng)（Ecosystem）

在一定空間內(nèi)由生物和非生物成分組成的一個功能整體及生物圈能流和物質(zhì)循環(huán)的一個功能單位。生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)（Ecosystem）

（1）組成

（1）組成（2）結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一般模型見圖5-1。生產(chǎn)者通過光合作用合成有機物，屬自養(yǎng)生物自養(yǎng)生物的生產(chǎn)稱為初級生產(chǎn)（primaryproduction）消費者攝食由植物制造的有機物，屬異養(yǎng)生物異養(yǎng)生物的生產(chǎn)稱為次級生產(chǎn)（secondaryproduction）分解者將有機物分解為簡單的無機物陸地生態(tài)系統(tǒng)與水生生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的比較見圖5-2。（2）結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一般模型見圖5-1。初級生產(chǎn)基本概念植物所固定的太陽能或所制造的有機物質(zhì)稱為初級生產(chǎn)量或第一性生產(chǎn)量（primaryproduction）。總初級生產(chǎn)量=凈初級生產(chǎn)量+呼吸消耗的能量，即

GP=NP+R

（J/m2·a）或（g/m2·a）各種生態(tài)系統(tǒng)的凈生產(chǎn)力全球：115×109t/a（陸地）+55×109t/a（海洋）海洋：河口灣和上涌區(qū)高，深海低陸地：熱帶雨林最高，其它依次為：溫帶常綠林，落葉林北方針葉林，稀樹草原，溫帶草原，寒漠和荒漠沼澤和作物栽培地高初級生產(chǎn)基本概念植物所固定的太陽能或所制造的有機物質(zhì)稱為初級圖5-1生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一般模型圖5-1生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一般模型次級生產(chǎn)一般生產(chǎn)過程（見圖）動物種群的能量收支次級生產(chǎn)一般生產(chǎn)過程（見圖）圖次級生產(chǎn)量的一般生產(chǎn)過程圖次級生產(chǎn)量的一般生產(chǎn)過程圖5-2陸地生態(tài)系統(tǒng)與水生生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的比較

陸地生態(tài)系統(tǒng)：

母質(zhì)—土壤—草本植物—無脊椎動物—食草性昆蟲和哺育動物或陸地鳥類及其它—微生物

水生生態(tài)系統(tǒng)：

母質(zhì)—沉積物—浮游植物—浮游動物—水中底棲無脊椎動物—水中魚類—微生物圖5-2陸地生態(tài)系統(tǒng)與水生生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)5.1.3食物鏈和食物網(wǎng)概念食物鏈的類型食物網(wǎng)舉例5.1.3食物鏈和食物網(wǎng)概念1概念食物鏈（foodchain）各種生物按其食物關(guān)系排列的鏈狀順序。食物網(wǎng)（foodweb）食物鏈彼此交錯連結(jié)，形成一個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。1概念食物鏈（foodchain）2

食物鏈的類型捕食食物鏈以生產(chǎn)者為基礎(chǔ)，后者與前者是捕食性關(guān)系，構(gòu)成方式是：植物→植食性動物→肉食性動物。如草原上的青草→野兔→狐貍→狼；碎食食物鏈以碎食為基礎(chǔ)，碎食是由高等植物的枯枝落葉等形式被其它生物所利用，分解成碎屑，然后再為其它多種動物所食。構(gòu)成方式為：碎食物→碎食物消費者→小型肉食動物→大型肉食動物；寄生性食物鏈以宿生與寄生物構(gòu)成，以大型動物為基礎(chǔ)，繼之以小型動物、微型動物、細(xì)菌和病毒，后者與前者為寄生關(guān)系，構(gòu)成方式為：哺育動物或鳥類→跳蚤→原生動物→細(xì)菌→病毒；腐生性食物鏈以動物的遺體為基礎(chǔ)，被微生物分解利用，后者與前者為腐生性關(guān)系2食物鏈的類型捕食食物鏈3食物網(wǎng)舉例一個陸地生態(tài)系統(tǒng)的部分食物網(wǎng)（見圖5-3）草原食物網(wǎng)（見圖5-4）落葉林食物網(wǎng)（見圖5-5）3食物網(wǎng)舉例圖5-3一個陸地生態(tài)系統(tǒng)的部分食物網(wǎng)圖5-3一個陸地生態(tài)系統(tǒng)的部分食物網(wǎng)圖5-4草原食物網(wǎng)圖5-4草原食物網(wǎng)圖5-5落葉林食物網(wǎng)圖5-5落葉林食物網(wǎng)4營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔概念營養(yǎng)級（trophiclevels）：處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物種的總和；生態(tài)金字塔（ecologicalpyramid）：生態(tài)系統(tǒng)中的能量、生物量或生物個體數(shù)目均通過營養(yǎng)級逐級減少，將其由低到高繪制成圖，就成為一個金字塔形，可分別稱為：能量金字塔（pyramidofenergy）生物量金字塔（pyramidofbiomass）數(shù)量金字塔（pyramidofnumbers）三類金字塔統(tǒng)稱為生態(tài)金字塔。美國佛羅里達銀泉生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的能流分析（圖5-6）金字塔的倒置4營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔概念生態(tài)金字塔類型：

數(shù)量金字塔

生物金字塔

能量金字塔能流能流特征：逐級減少，單方向性營養(yǎng)水平

綠色植物(一級）

食草動物（二級）

肉食動物（三級）生態(tài)金字塔類型：能流圖5-6美國佛羅里達銀泉生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的能流分析圖5-6美國佛羅里達銀泉生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的能流分析圖5-7能量金字塔圖5-7能量金字塔圖5-8生物量金字塔圖5-8生物量金字塔圖5-9數(shù)量金字塔圖5-9數(shù)量金字塔生物量金字塔的倒置能量金字塔總是保持金字塔形；生物量金字塔的倒置海洋生態(tài)系統(tǒng)中的浮游植物與其上一級的浮游和底棲動物在某一時刻的金字塔是倒置的；但以年為單位時仍為正置；數(shù)量金字塔的倒置寄生性食物鏈中，寄生者的數(shù)量往往多于宿主；個體小的消費者的數(shù)量往往多于個體大的生產(chǎn)者，如昆蟲與樹木。生物量金字塔的倒置能量金字塔總是保持金字塔形；推薦閱讀文獻與思考題推薦閱讀文獻[1][美]OdumEP.孫儒泳，錢國楨，林浩然，等譯.生態(tài)學(xué)基礎(chǔ).北京：科學(xué)出版社，1981思考題怎樣理解生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)具有什么特征？什么是食物鏈、食物網(wǎng)和營養(yǎng)級？推薦閱讀文獻與思考題推薦閱讀文獻5.2生態(tài)系統(tǒng)的主要過程5.2生態(tài)系統(tǒng)的主要過程生態(tài)系統(tǒng)的物種流動生態(tài)系統(tǒng)的能量流動生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞生態(tài)系統(tǒng)中的分解生態(tài)系統(tǒng)的物種流動5.2.1生態(tài)系統(tǒng)的物種流動物種流的概念與意義物種流的一些特點物種流對生態(tài)系統(tǒng)的影響5.2.1生態(tài)系統(tǒng)的物種流動物種流的概念與意義5.2.2生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動生態(tài)系統(tǒng)中能量存在的形式生態(tài)系統(tǒng)中的能源生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動生態(tài)系統(tǒng)能流模型生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的特點生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)效率5.2.2生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動生態(tài)系統(tǒng)中能量存在的形式5.2.2.3生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動食物鏈層次上的能流分析生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析5.2.2.3生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動（1）食物鏈層次上的能流分析植物—田鼠—鼬組成的食物鏈見圖5.2.2-1食物鏈每個環(huán)節(jié)的凈初級生產(chǎn)量（NP）只有很少一部分被利用，大部分通過呼吸以熱的形式耗散；食物鏈層次越高，能量損失越大；食物鏈層次越高，凈次級生產(chǎn)量越低；能量損失還應(yīng)考慮生態(tài)系統(tǒng)能量的輸入和輸出植物不完全被田鼠利用；種群密度增大時，遷徙也引起能量的流失；食物鏈上低層次物種豐富時，也有高層次物種的遷入。（1）食物鏈層次上的能流分析植物—田鼠—鼬組成的食物鏈見圖5圖5.2.2-1食物鏈層次上的能流分析

a為前一環(huán)節(jié)NP的%；b為未吃；c為吃后未同化（J/hm2·a）圖5.2.2-1食物鏈層次上的能流分析

a為前一環(huán)節(jié)N（2）生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析依據(jù)物種的主要食性，將物種歸屬于特定的營養(yǎng)級中，并精確測定每個營養(yǎng)級能量的輸入與輸出值。這種分析主要用于水生生態(tài)系統(tǒng)——邊界明確。分析實例水生生態(tài)系統(tǒng)的能流分析銀泉（流水）的能流分析（圖5.2.2-2）比較固定太陽能的效率，流水比靜水高10倍消耗于呼吸的能量，流水比靜水高2.5倍靜水系統(tǒng)中凈生產(chǎn)量大部分沉入湖底，形成泥炭，流水系統(tǒng)中大部分被帶入下游地區(qū)。森林生態(tài)系統(tǒng)的能流分析人工松林18年間的能流分析（圖5.2.2-3）森林生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)流動（圖5.2.2-4）（2）生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析 圖5.2.2-1銀泉的能流分析

a.按營養(yǎng)級流動時，數(shù)量急劇減少；

b.凈初級生產(chǎn)量的57.6%未被利用，消耗于呼吸或流向分解者；

c.該生態(tài)系統(tǒng)只能維持四個營養(yǎng)級。 圖5.2.2-1銀泉的能流分析

a.按營養(yǎng)級流動時生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)課件——生態(tài)系統(tǒng)的一般特征 圖5.2.2-2一個栽培松林18年間的能流分析

a.固定能量的38%時沿碎屑食物鏈流動；

b.以木材形式流動的能量占24%；

c.沿捕食食物鏈流動的僅占1%。

圖5.2.2-2一個栽培松林18年間的能圖5.2.2-3森林生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)流動圖5.2.2-3森林生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)流動5.2.2.4生態(tài)系統(tǒng)能流模型普適模型（圖5.2.2-4）美國生態(tài)學(xué)家E.P.Odum于1959年提出方框表示營養(yǎng)級和貯存庫箭頭表示能流方向能流通道的粗細(xì)表示能流量的多少；大方框表示生態(tài)系統(tǒng)的邊界。普適模型的解讀兩個能量輸入通道：日光能通道粗者大體為自養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)，反之大體為異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)；三個能量輸出通道：未固定的日光能，生物的呼吸，有機物質(zhì)的流失普適模型的研究結(jié)果能量從一個營養(yǎng)級到另一營養(yǎng)級，轉(zhuǎn)化率在5-30%之間，從植物到植食性動物的轉(zhuǎn)化率約10%，從植食性動物到肉食性動物之間約為15%5.2.2.4生態(tài)系統(tǒng)能流模型普適模型（圖5.2.2-4圖5.2.2-4一個普適的生態(tài)系統(tǒng)能流模型圖5.2.2-4一個普適的生態(tài)系統(tǒng)能流模型5.2.2.5生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的特點5.2.2.5生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的特點5.2.2.6生態(tài)效率常用的幾個能量參數(shù)營養(yǎng)級位之內(nèi)的生態(tài)效率營養(yǎng)級位之間的生態(tài)效率5.2.2.6生態(tài)效率（1）常用的幾個能量參數(shù)攝取量（I）一個生物所攝取的能量。植物：I代表被光合作用所吸收的日光能；動物：I代表動物吃進的食物能。同化量（A）消費者吸收所采食的食物能動物：消化道內(nèi)吸收的能量植物：光合作用所固定的日光能微生物：細(xì)胞外產(chǎn)物的吸收呼吸量（R）生物經(jīng)呼吸等新陳代謝活動所消耗的全部能量生產(chǎn)量（P）生物經(jīng)呼吸等消耗后凈剩的同化能量動物：P=A-R植物：凈初級生產(chǎn)量（1）常用的幾個能量參數(shù)攝取量（I）圖次級生產(chǎn)量的一般生產(chǎn)過程圖次級生產(chǎn)量的一般生產(chǎn)過程（2）營養(yǎng)級位之內(nèi)的生態(tài)效率同化效率（Ae）生長效率（2）營養(yǎng)級位之內(nèi)的生態(tài)效率同化效率（Ae）（3）營養(yǎng)級位之間的生態(tài)效率消費效率（或利用效率）是一種度量一個營養(yǎng)級位對前一營養(yǎng)級位的相對采食能力或利用能力，一般為25-35%林德曼效率相當(dāng)于同化效率、生長效率和消費效率的乘積，或稱為營養(yǎng)級間的同化能量的比值，曾被認(rèn)為是一個重要的生態(tài)學(xué)定律，即十分之一定律（圖5.2.2-5）十分之一定律一般限于湖泊生態(tài)系統(tǒng)，其它有的可高達30%，有的則僅有1%（3）營養(yǎng)級位之間的生態(tài)效率消費效率（或利用效率）消費效率林德曼效率消費效率圖5.2.2-5某湖泊食物鏈的能塔圖圖5.2.2-5某湖泊食物鏈的能塔圖推薦閱讀文獻與思考題推薦閱讀文獻[1][美]OdumEP.孫儒泳，錢國楨，林浩然，等譯.生態(tài)學(xué)基礎(chǔ).北京：科學(xué)出版社，1981思考題說明同化效率、生長效率、消費效率和林德曼效率的關(guān)系？推薦閱讀文獻與思考題推薦閱讀文獻5.2.3生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)的一般特點生物地球化學(xué)循環(huán)的類型5.2.3生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)的一般特點5.2.3.1物質(zhì)循環(huán)的一般特點概念生命與元素物質(zhì)循環(huán)的模式5.2.3.1物質(zhì)循環(huán)的一般特點概念1、概念物質(zhì)循環(huán)（cycleofmaterial）生態(tài)系統(tǒng)從環(huán)境中獲得營養(yǎng)物質(zhì)，通過綠色植物吸收，再經(jīng)其它生物重復(fù)利用，最后歸還于環(huán)境的過程。生物地球化學(xué)循環(huán)（Biogeo-chemicalcycle）物質(zhì)循環(huán)的另一種表述。能量——流動物質(zhì)——循環(huán)能量流動+物質(zhì)循環(huán)=生態(tài)系統(tǒng)的統(tǒng)一整體1、概念物質(zhì)循環(huán)（cycleofmaterial）2、生命與元素生命所需的元素主要有兩類：大量元素（macronutrient），大多數(shù)生物必需的元素，包括含量超過生物體重1%以上的元素，如：C、O、H、N、P等；含量為生物體干重0.2-1%之間的元素，如：S、Cl、K、Ca、Mg、Fe、Cu等。微量元素（micronutrient），某些生物必需的元素，包括Al、B、Br、Cr、Co、F、Ga、I、Mn、Mo、Se、Si、Sr、Sn、Sb、V、Zn等；有機物通過光合作用合成過程的必需元素：N、P及微量Zn、Mo等。

2、生命與元素生命所需的元素主要有兩類：3、物質(zhì)循環(huán)的模式名詞解釋池塘生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)模式影響循環(huán)速率的重要因素3、物質(zhì)循環(huán)的模式名詞解釋

a.名詞解釋庫（pool）：存在于生物或非生物體內(nèi)的某種化合物的多余部分；流通（flow）：庫與庫之間的轉(zhuǎn)移流通率：單位時間、單位面積內(nèi)通過的營養(yǎng)物質(zhì)（量），通常用絕對值表示（物質(zhì)/單位面積·

單位時間）；周轉(zhuǎn)率（turnoverrate）：流通率與庫中物質(zhì)總量的比率周轉(zhuǎn)時間（turnovertime）：周轉(zhuǎn)率的倒數(shù)

a.名詞解釋庫（pool）：存在于生物或非生物體內(nèi)的某b.池塘生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)模式池塘生態(tài)系統(tǒng)中庫與庫流通的模式見圖5.2.3.1。b.池塘生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)模式池塘生態(tài)系統(tǒng)中庫與庫流通的模圖5.2.3-1池塘生態(tài)系統(tǒng)中庫與庫流通的模式圖四個庫：沉積層，水體，生產(chǎn)者，消費者各個庫的流通率：沉積層-水體：20；水體-生產(chǎn)者：20；生產(chǎn)者-消費者：4；消費者-沉積層：4周轉(zhuǎn)率沉積層：(20/5000)=0.004周轉(zhuǎn)時間沉積層：(1/0.004)=250(a)沉積層中營養(yǎng)物質(zhì)的更新需要250年圖5.2.3-1池塘生態(tài)系統(tǒng)中庫與庫流通的模式圖四個庫：c.影響循環(huán)速率的重要因素循環(huán)元素的性質(zhì)元素自身的性質(zhì)以及被生物有機體利用的方式生物的生長速率影響生物對物質(zhì)的吸收速度和物質(zhì)在食物鏈中的運動速度；有機物分解速率分解者及分解環(huán)境c.影響循環(huán)速率的重要因素循環(huán)元素的性質(zhì)5.2.3.2生物地球化學(xué)循環(huán)類型水循環(huán)（watercycle）生態(tài)系統(tǒng)中所有物質(zhì)循環(huán)的基礎(chǔ)和前提，單獨列出氣體型循環(huán)（gaseouscycle）貯存庫是大氣和海洋全球性，完善型，高速度。主要有氧、二氧化碳、氮等；沉積型循環(huán)（sedimentarycycle）貯存庫是巖石圈和土壤圈，與水有聯(lián)系速度慢，性能不完善，主要有磷、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、銅等有毒有害物質(zhì)循環(huán)5.2.3.2生物地球化學(xué)循環(huán)類型水循環(huán)（watercyc1、水循環(huán)全球水循環(huán)全球水循環(huán)示意圖見圖5.2.3-1全球水資源概況見表5.2.3-1水循環(huán)的特點全球的降水量和蒸發(fā)量相等，但存在地區(qū)差異；地表徑流攜帶大量營養(yǎng)物質(zhì)，造成高地貧瘠，低地肥沃；冰雪的溶化可以調(diào)節(jié)氣溫，保持生態(tài)穩(wěn)定。1、水循環(huán)全球水循環(huán)圖5.2.3-1全球水循環(huán)圖5.2.3-1全球水循環(huán)表5.2.3-1全球水資源概況

注：平均誤差10-15%，*未計入南北極冰塊的溶化量（引自Smith,1980）表5.2.3-1全球水資源概況

注：平均誤差10-152、氣體型循環(huán) 氣體型循環(huán)包括氧、碳、氮、氯、溴、氟等，研究最多的是碳和氮。碳循環(huán)氮循環(huán)2、氣體型循環(huán) 氣體型循環(huán)包括氧、碳、氮、氯、溴、氟等，研究（1）碳循環(huán)碳的來源及儲存是一切生物體中最基本的成分，有機體干重的45%以上是碳。地球上碳的儲存量約為26×1015

t。碳的儲存庫巖石圈：占總量的99.9%，主要以碳酸鹽形式存在；海洋：海洋中CO2的含量約為0.1%；大氣：大氣中CO2的含量約為0.0126%，總量約7000×108

t，每年只有200-300×103

t為光合作用利用，卻有1000×108

t以碳酸鹽形式溶于水，并流入大海。森林：約儲存碳1.7×1010

t，相當(dāng)于大氣中碳的2/3。碳的循環(huán)從光合作用開始，合成植物，進入生物鏈，再分別回歸儲存庫，見圖5.2.3-3。碳循環(huán)的特點速度快：最快幾分鐘或幾小時，一般幾周或幾個月；大氣中的CO2能吸收太陽的短波輻射并阻擋地球的長波反射；保持地球溫度的穩(wěn)定；（1）碳循環(huán)碳的來源及儲存圖5.2.3-3生態(tài)系統(tǒng)中的碳循環(huán)圖5.2.3-3生態(tài)系統(tǒng)中的碳循環(huán)5.3.2氮循環(huán)氮是蛋白質(zhì)的基本成分，是生命結(jié)構(gòu)的原料。氮必須被固定后，才能進入生態(tài)系統(tǒng)，參與循環(huán)。固氮作用高能固氮：閃電、宇宙射線、隕石、火山爆發(fā)等活動，將大氣中的N2轉(zhuǎn)化成氨或硝酸鹽，隨降雨到達地表；工業(yè)固氮：工業(yè)固氮能力在20世紀(jì)末已達1×108t；主要是氮肥；生物固氮：是最重要的固氮途徑，約占地球固氮的90%，具有固氮能力的生物主要有固氮菌、根瘤菌及某些藻類和細(xì)菌等。氮的循環(huán)（見圖5.2.3-4）含氮有機物的轉(zhuǎn)化和分解氨化作用：由氨化細(xì)菌和真菌將有機氨分解成為氨與氨化物；硝化作用：由亞硝酸鹽與硝酸鹽細(xì)菌轉(zhuǎn)化為亞、硝酸鹽；反硝化作用：又叫脫氮作用，將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)镹2回到大氣。人類對于氮循環(huán)的影響有三個方面汽車尾氣、化石燃料化肥氮過度開發(fā)利用，破壞自然生態(tài)系統(tǒng)氮素平衡5.3.2氮循環(huán)氮是蛋白質(zhì)的基本成分，是生命結(jié)構(gòu)的原料。圖5.2.3-4生態(tài)系統(tǒng)中的氮循環(huán)圖5.2.3-4生態(tài)系統(tǒng)中的氮循環(huán)3、沉積型循環(huán)主要是某些礦物質(zhì)元素的循環(huán)，是一種不完全循環(huán)。對生態(tài)系統(tǒng)影響比較大的主要有磷和硫的循環(huán)。磷循環(huán)硫循環(huán)3、沉積型循環(huán)主要是某些礦物質(zhì)元素的循環(huán)，是一種不完全循環(huán)。（1）磷循環(huán)磷是生物不可缺少的重要元素參與代謝過程；是核酸、細(xì)胞膜和骨骼的主要成分；是細(xì)胞內(nèi)一切生化作用的能量磷的循環(huán)（圖5.2.3-5）磷的沉積磷隨著動植物殘骸沉入深海后，幾乎沒有回到陸地的有效途徑；磷以磷礦的形式開采利用后，加速了磷的消耗，全世界磷的蘊藏量只能維持100a左右；磷將成為人類和陸地生物的生命活動的限制因子。（1）磷循環(huán)磷是生物不可缺少的重要元素圖5.2.3-5生態(tài)系統(tǒng)的磷循環(huán)圖5.2.3-5生態(tài)系統(tǒng)的磷循環(huán)（2）硫循環(huán)硫是原生質(zhì)體的重要組分；空氣中的硫含量與人的健康密切相關(guān)；硫循環(huán)（圖5.2.3-6）與磷循環(huán)相似，但硫循環(huán)要經(jīng)過氣體型階段；硫的主要蓄庫是巖石圈，有一個較短的氣體階段；硫進入生態(tài)系統(tǒng)的途徑：生物分解：如鐵硫桿菌將硫轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁}；侵蝕與風(fēng)化：無機硫經(jīng)細(xì)菌作用還原為硫化物，再氧化為硫酸鹽；火山爆發(fā)：釋放硫化氫；人類活動：硫的開采，化石燃料的燃燒。人類每年向大氣中排放SO2已達1.47×108

t，80%源自燃燒煤。（2）硫循環(huán)硫是原生質(zhì)體的重要組分；空氣中的硫含量與人的圖5.2.3-6生態(tài)系統(tǒng)中的硫循環(huán)圖5.2.3-6生態(tài)系統(tǒng)中的硫循環(huán)4、有毒有害物質(zhì)循環(huán)有毒有害物質(zhì)循環(huán)的一般特點概念：對有機體有毒有害的物質(zhì)進入生態(tài)系統(tǒng)，通過食物鏈富集或被分解的過程。大多數(shù)有毒物質(zhì)（人工合成的大分子有機物和重金屬離子）難以在有機體的代謝過程被排除，經(jīng)同化作用富集而造成有機體的中毒甚至死亡。某些有毒物質(zhì)經(jīng)生物轉(zhuǎn)化后使毒性增加，如汞轉(zhuǎn)化為甲基汞。有毒有害物質(zhì)的控制減少排放；回收利用；無害化處理。有毒有害物質(zhì)循環(huán)實例DDT汞4、有毒有害物質(zhì)循環(huán)有毒有害物質(zhì)循環(huán)的一般特點DDTDDT的特點一種人工合成的有機氯殺蟲劑，發(fā)明者獲得諾貝爾獎；化學(xué)性能穩(wěn)定，不易分解但易擴散的有毒大分子有機物；1981年，我國參加了世界衛(wèi)生組織舉辦的對人體中有機氯（農(nóng)藥）的檢測，如連云港地區(qū)：母親乳汁中含“六六六”600mg/l，“DDT”400mg/l，嬰兒胎盤中“六六六”890mg/l，“DDT”610mg/l，超過容許量的10倍。并且，導(dǎo)致胎兒早產(chǎn)，發(fā)育不良，甚至致癌、致畸；1983年，中國決定停止有機氯農(nóng)藥的生產(chǎn)；發(fā)達國家在70年代已停止生產(chǎn)，但至今在南北極仍可檢測到DDT。

DDT在母乳與胎兒中的含量（圖5.2.3-7）DDT在食物鏈中的富集（圖5.2.3-8）DDTDDT的特點圖5.2.3-7母乳與胎兒身體中DDT和PCB的含量

（mg/kg）圖5.2.3-7母乳與胎兒身體中DDT和PCB的含量

圖5.2.3-8從浮游生物到水鳥的食物鏈中DDT的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

（×10-6）的增加圖5.2.3-8從浮游生物到水鳥的食物鏈中DDT的質(zhì)量汞汞在生物體內(nèi)易與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的某些酶結(jié)合，引起神經(jīng)錯亂，昏迷甚至致死；汞能與一種蛋白質(zhì)一起對DNA發(fā)生作用并形成專一性結(jié)合，造成胎兒先天畸形；汞在生態(tài)系統(tǒng)中經(jīng)衛(wèi)生作用轉(zhuǎn)化為有機汞，具有脂溶性，不僅更易富集，且毒性更大。汞的富集實例（表5.2.3-2）汞汞在生物體內(nèi)易與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的某些酶結(jié)合，引起神經(jīng)錯亂，昏表5.2.3-2汞在水生物中的富集

汞濃度ppm濃縮系數(shù)食肉娃魚1-210000-20000小魚0.1-0.31000-3000低等動物0.02-0.05200-500植物0.01-0.02100-200海水0.0001

表5.2.3-2汞在水生物中的富集

汞濃度ppm濃縮系數(shù)推薦閱讀文獻與思考題推薦閱讀文獻[美]OdumEP.孫儒泳，錢國楨，林浩然，等譯.生態(tài)學(xué)基礎(chǔ).北京：科學(xué)出版社，1981

思考題名詞解釋：庫，流通，流通率，周轉(zhuǎn)率，周轉(zhuǎn)時間。影響物質(zhì)循環(huán)速率的主要因素有哪些？怎樣影響？氣體型循環(huán)物質(zhì)與沉積型循環(huán)物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)有哪些異同？有毒有害物質(zhì)的循環(huán)具有什么特點，怎樣控制？推薦閱讀文獻與思考題推薦閱讀文獻5.2.4生態(tài)系統(tǒng)中的信息及其傳遞1、信息與信息量信息：是物質(zhì)的主要屬性之一，源于通訊科學(xué)，在生態(tài)系統(tǒng)中，環(huán)境為信息源（圖5.2.4-1）信源：信息的產(chǎn)生者信宿：信息的接受者信息量：信息的多少。信息量的多少決定信息的傳遞方向。信息傳遞信息勢差：信源與信宿之間信息量的差值。信息只能從高信息態(tài)傳向低信息態(tài)；信息勢差越大，信息傳遞的速度（信息流）越快。5.2.4生態(tài)系統(tǒng)中的信息及其傳遞1、信息與信息量2、信息及其傳遞生態(tài)系統(tǒng)中的信息種類物理信息：包括光、聲、電、熱、磁等；化學(xué)信息：生物代謝產(chǎn)生的物質(zhì)，如酶、維生素、生長素、抗生素、性引誘劑等；行為信息：主要存在于動物，不同個體相遇時所表現(xiàn)的行為格式，如表示相識，威脅，炫耀，求偶等。營養(yǎng)信息：生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈的每一層次數(shù)量的增減都成為其它層次數(shù)量增減的信息。2、信息及其傳遞生態(tài)系統(tǒng)中的信息種類物理信息及其傳遞光信息：光的強弱，光的質(zhì)量，光照時間聲信息：聽覺，聲納定位，聲音的喪失電信息：生物放電，對電信號的敏感，植物細(xì)胞的電刺激；磁信息：生物的第六感覺，生物運動的方向和定位；色信息：花朵艷麗的色彩，雄鳥肩羽顏色的改變。化學(xué)信息及其傳遞動物和植物間的信息：氣味，激素動物之間的信息：信息素植物之間的信息：分泌物，包括化學(xué)親和物質(zhì)和抑制物質(zhì)。行為信息及其傳遞限于動物，如舞蹈及其它形體語言營養(yǎng)信息及其傳遞（圖5.2.4-2）物理信息及其傳遞圖5.2.4-1密爾勒（Miller）將生態(tài)系統(tǒng)劃分為19個子系統(tǒng)

I為信息，M為物質(zhì)，H為熱耗散圖5.2.4-1密爾勒（Miller）將生態(tài)系統(tǒng)劃分為1圖5.2.4-2松鼠數(shù)量波動與云杉種子收成之間的關(guān)系圖5.2.4-2松鼠數(shù)量波動與云杉種子收成之間的關(guān)系5.2.5生態(tài)系統(tǒng)中的分解分解過程的性質(zhì)分解者資源質(zhì)量與分解作用的關(guān)系理化環(huán)境對分解作用的影響5.2.5生態(tài)系統(tǒng)中的分解（1）分解過程的的性質(zhì)分解是有機物逐步降解為無機物的過程，也是光合作用的相反過程。分解是一個復(fù)雜的過程；在分解者亞系統(tǒng)中，大部分動物可以既是消費者，又是分解者（圖5.2.5-1）。分解過程是由一系列階段組成的；多樣性分解—→特異性分解；好氧性分解—→缺氧性分解—→厭氧性分解；高濃度分解—→低濃度分解（1）分解過程的的性質(zhì)分解是有機物逐步降解為無機物的過程，也圖5.2.5-1森林落葉層中的部分食物網(wǎng)圖5.2.5-1森林落葉層中的部分食物網(wǎng)（2）分解者微生物細(xì)菌：群體生長型，但在有氧條件下對木質(zhì)素和纖維素分解能力差；真菌：絲狀生長型，能分解木質(zhì)素和纖維素，但在缺氧條件下分解能力差；動物小型土壤動物：體寬小于100μm，如原生動物，線蟲，輪蟲等，不能碎裂枯枝落葉，屬粘附型；中型土壤動物：體寬100μm—2mm，如彈尾目昆蟲，螨蟲等，對碎裂貢獻小，主要分解大型動物的糞便；大型（2~20mm）和巨型（>20mm）土壤動物：如蝸牛，大蚯蚓等，主要起碎裂作用，改善土壤結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)微生物種群。水生生態(tài)系統(tǒng)中的分解者基本特點與陸地生態(tài)系統(tǒng)的分解者相同（2）分解者微生物（3）資源質(zhì)量與分解作用的關(guān)系資源質(zhì)量主要包括兩個方面有機物質(zhì)的種類（圖5.2.5-2）營養(yǎng)物質(zhì)的濃度營養(yǎng)物質(zhì)：N分解者身體組織中的C：N比約10：1一般植物組織的C：N比約為（40-80）：1最適宜的C：N比約為（25-30）：1（3）資源質(zhì)量與分解作用的關(guān)系資源質(zhì)量主要包括兩個方面圖5.2.5-2植物枯枝落葉中各種成分的分解曲線

前面數(shù)字表示年減少率；后面數(shù)字表示各成分質(zhì)量占總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)圖5.2.5-2植物枯枝落葉中各種成分的分解曲線

前面（4）理化環(huán)境對分解作用的影響有機物的積累隨緯度升高而增高，分解率則隨緯度升高而降低（圖5.2.5-3）緯度升高，溫度和濕度降低；緯度降低，物脊椎動物也起分解作用。同緯度地區(qū)的差別取決于土壤類型與有機物的特點土壤中的氧含量影響微生物的生命過程；低溫條件有利于有機物的積累。生態(tài)系統(tǒng)分解特征指標(biāo)——分解指數(shù)KK=I/X式中：K—分解指數(shù)

I—死有機物年輸入總量（g）X—生態(tài)系統(tǒng)中死有機物質(zhì)總量（或現(xiàn)存量），g。不同生態(tài)系統(tǒng)分解特點的比較（4）理化環(huán)境對分解作用的影響有機物的積累隨緯度升高而增高，圖5.2.5-3分解速率和有機物積累率隨緯度的變化圖5.2.5-3分解速率和有機物積累率隨緯度的變化5.3生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與

主要生態(tài)系統(tǒng)功能生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)內(nèi)容自然生態(tài)系統(tǒng)功能5.3生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與

主要生態(tài)系統(tǒng)功能生態(tài)系自然生態(tài)系統(tǒng)功能※自然生態(tài)系統(tǒng)分布格局※自然生態(tài)系統(tǒng)功能自然生態(tài)系統(tǒng)功能※自然生態(tài)系統(tǒng)分布格局※自然生態(tài)系統(tǒng)功能自然生態(tài)系統(tǒng)分布格局生態(tài)系統(tǒng)的類型及分布陸地生態(tài)系統(tǒng)的分布規(guī)律自然生態(tài)系統(tǒng)分布格局生態(tài)系統(tǒng)的類型及分布生態(tài)系統(tǒng)類型及分布陸地生態(tài)系統(tǒng)濕地生態(tài)系統(tǒng)：水域生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)草地生態(tài)系統(tǒng)荒漠生態(tài)系統(tǒng)苔原生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)陸地和水域的過渡類型熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)落葉闊葉林生態(tài)系統(tǒng)常綠落葉闊葉混交林生態(tài)系統(tǒng)針葉林生態(tài)系統(tǒng)草甸草原生態(tài)系統(tǒng)典型草原生態(tài)系統(tǒng)荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)類型及分布陸地生態(tài)系統(tǒng)濕地生態(tài)系統(tǒng)：水域生態(tài)系統(tǒng)森林陸地生態(tài)系統(tǒng)的分布規(guī)律緯度地帶性經(jīng)度地帶性垂直地帶性陸地生態(tài)系統(tǒng)的分布規(guī)律緯度地帶性緯度地帶性由于太陽高度角及其季節(jié)變化因緯度而不同，太陽輻射量及與其相關(guān)的熱量也因緯度而異，從赤道向兩極溫度遞減。由于熱量沿緯度變化，出現(xiàn)群落和生態(tài)系統(tǒng)類型的有規(guī)律更替，如從赤道向北極依次出現(xiàn)熱帶雨林、常綠闊葉林、落葉闊葉林、北方針葉林與苔原。緯度地帶性由于太陽高度角及其季節(jié)變化因緯度而不同，太陽輻射量經(jīng)度地帶性在北美和歐亞大陸，由于海陸分布格局與大氣環(huán)流特點，水分梯度常沿經(jīng)向變化，因而導(dǎo)致群落和生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)向分異，即由沿海濕潤區(qū)的森林，經(jīng)半干旱的草原至干旱的荒漠。與緯度地帶性表現(xiàn)的自然規(guī)律不同，經(jīng)度地帶性是局部大陸的自然地理現(xiàn)象。

經(jīng)度地帶性在北美和歐亞大陸，由于海陸分布格局與大氣環(huán)流特點，垂直高度地帶性海拔高度每升高100米，氣溫下降0.4-0.6℃，降水最初隨高度增加而增加，超過一定高度增加而降低。由于海拔高度的變化，常引起群落和生態(tài)系統(tǒng)有規(guī)律的更替。表現(xiàn)垂直帶譜：山地季雨林、山地常綠闊葉林、落葉闊葉林、針闊混交林、針葉林、高山矮曲林、高山草原與高山草甸、高山永久凍土帶。垂直高度地帶性海拔高度每升高100米，氣溫下降0.4-0.6中國生態(tài)區(qū)劃分森林生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)荒漠和苔原生態(tài)系統(tǒng)水域生態(tài)系統(tǒng)濕地生態(tài)系統(tǒng)中國生態(tài)區(qū)劃分森林生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)荒漠和苔原生態(tài)系統(tǒng)水域森林生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)的分布規(guī)律森林生態(tài)系統(tǒng)的主要特征森林生態(tài)系統(tǒng)的功能我國的森林資源現(xiàn)狀森林生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)的分布規(guī)律森林生態(tài)系統(tǒng)分布規(guī)律森林生態(tài)系統(tǒng)分布規(guī)律森林生態(tài)系統(tǒng)的主要特征生物種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜；系統(tǒng)穩(wěn)定性高；物質(zhì)循環(huán)的封閉程度高；生產(chǎn)效力高。森林生態(tài)系統(tǒng)的主要特征生物種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜；森林生態(tài)系統(tǒng)的功能具有綜合的環(huán)境效益；調(diào)節(jié)氣候；涵養(yǎng)水源，保持水土；作為生物遺傳資源庫。森林生態(tài)系統(tǒng)的功能具有綜合的環(huán)境效益；我國的森林資源現(xiàn)狀我國森林生態(tài)系統(tǒng)的主要問題森林生態(tài)系統(tǒng)比例小，地理分布不均勻；森林生態(tài)系統(tǒng)生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，系統(tǒng)自身調(diào)節(jié)能力下降；恢復(fù)和重建速度慢。森林生態(tài)系統(tǒng)破壞的生態(tài)危害：促進沙漠化的過程；對大氣化學(xué)產(chǎn)生影響；引起氣候變化、增加自然災(zāi)害發(fā)生的頻率。我國森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和重建對策：加快森林生態(tài)戰(zhàn)略工程的建設(shè)，增大比例、改變格局；積極推廣農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)；盡快建立南方用材林基地；加強科學(xué)管理，發(fā)揮現(xiàn)有森林綜合效益潛力。我國的森林資源現(xiàn)狀我國森林生態(tài)系統(tǒng)的主要問題草原生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)的類型和特點草原生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀草原生態(tài)環(huán)境惡化的原因恢復(fù)和保護對策草原生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)的類型和特點草原生態(tài)系統(tǒng)的類型和特點草原生態(tài)系統(tǒng)的類型降水減少降水增加荒漠草原典型草原原草甸草原輻射量增加輻射量減少草原生態(tài)系統(tǒng)的特點草原生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者的主體是禾本科、豆科和菊科等草本植物，優(yōu)勢植物以叢生禾本科為主。垂直結(jié)構(gòu)通常分為三層：草本層、地面層和根層。氣候（溫度）對草原植物有明顯的影響。草原生態(tài)系統(tǒng)中的初能消費者有適于奔跑的大型草食動物、穴居的嚙齒動物以及小型的昆蟲等；食肉動物有狼、狐、鼬、猛禽等。初級生產(chǎn)量在所有的陸地生態(tài)系統(tǒng)中居中等或中等偏下水平。草原生態(tài)系統(tǒng)的類型和特點草原生態(tài)系統(tǒng)的類型草原生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀20世紀(jì)60年代以來，草原生態(tài)系統(tǒng)普遍出現(xiàn)草原退化現(xiàn)象。20世紀(jì)70年代中期，全國退化草原面積占草原總面積的15％，20世紀(jì)70年代中期，增加到30％以上。全國草原退化面積以1000－2000萬畝的速度擴展。草原退化的主要特征：群落優(yōu)勢種和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變；生產(chǎn)力低下，產(chǎn)草量下降；草原土壤生態(tài)條件發(fā)生巨變，出現(xiàn)沙化(sandification)和風(fēng)暴;固定沙丘復(fù)活、流沙在掩埋草場；鼠害現(xiàn)象嚴(yán)重；動植物資源遭破壞，生物多樣性下降。草原生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀20世紀(jì)60年代以來，草原生態(tài)系統(tǒng)普遍出現(xiàn)草草原生態(tài)環(huán)境惡化的原因超載過牧;不適宜的農(nóng)墾；人類對資源的掠奪性開采。草原生態(tài)環(huán)境惡化的原因超載過牧;草原生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和保護對策實行科學(xué)管理；發(fā)展人工草場；建立牧業(yè)生產(chǎn)新體系。草原生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和保護對策實行科學(xué)管理；荒漠和苔原生態(tài)系統(tǒng)荒漠和苔原生態(tài)系統(tǒng)的分布荒漠生態(tài)系統(tǒng)類型與特征荒漠化及荒漠化防治苔原生態(tài)系統(tǒng)的特征荒漠和苔原生態(tài)系統(tǒng)荒漠和苔原生態(tài)系統(tǒng)的分布荒漠生態(tài)系統(tǒng)類型與特征荒漠生態(tài)系統(tǒng)類型：荒漠生態(tài)系統(tǒng)(desertecosystem):是地球上最為干旱的地區(qū)，其氣候干燥，蒸發(fā)強烈。由超旱生的小喬木、灌木和半灌木占優(yōu)勢的生物群落與其周圍環(huán)境所組成的綜合體。有石質(zhì)、礫質(zhì)和沙質(zhì)之分。習(xí)慣上稱石質(zhì)、礫質(zhì)的荒漠為戈壁(gobi),或戈壁沙漠(gobidesert)；沙質(zhì)荒漠為沙漠(sandydesert)?；哪鷳B(tài)系統(tǒng)的特征：生態(tài)環(huán)境嚴(yán)酷；荒漠生物群落極為稀少，植被豐富度極低；植物群落以超旱生小喬木和半木本植物為優(yōu)勢物種；生態(tài)系統(tǒng)生物物種極度貧乏，種群密度稀少，生態(tài)系統(tǒng)脆弱；荒漠生態(tài)系統(tǒng)類型與特征荒漠生態(tài)系統(tǒng)類型：荒漠化及荒漠化防治荒漠化（desertification）:是指在干旱、半干旱地區(qū)和一些半濕潤地區(qū)，生態(tài)環(huán)境遭到破壞，植被稀少或缺少，土地生產(chǎn)力有明顯的衰退或喪失，呈現(xiàn)荒漠或類似荒漠景觀的變化過程。我國的荒漠化土地占國土面積的8％?；哪闹饕：Γ簩ν恋刭Y源的損害；造成作物死亡；毀壞各種建設(shè)工程；損害水利、河道的正常效益；對通訊和輸電線路的危害；引起沙塵暴?；哪乐螌Σ撸杭訌婎I(lǐng)導(dǎo)；重視保護瀕臨荒漠化的生產(chǎn)性款地；加強綜合整治工作；因地制宜進行治理?；哪盎哪乐位哪╠esertification）:苔原生態(tài)系統(tǒng)的特征苔原生態(tài)系統(tǒng)(tundraecosystem)是由極地平原和高山苔原的生物群落與其生存的環(huán)境所組合成的綜合體，主要特征是低溫、生物種類貧乏、生長期短、降水量少。我國的苔原為山地苔原，存在于溫帶東部的長白山和西部的阿爾泰山高山帶。苔原生態(tài)系統(tǒng)的特征苔原生態(tài)系統(tǒng)(tundraecosyst水域生態(tài)系統(tǒng)水域生態(tài)系統(tǒng)的特點：水域生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境特點水域生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)特點水域生態(tài)系統(tǒng)的功能特點水域生態(tài)系統(tǒng)的類型：淡水生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)水域生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和保護對策：減少污水排放量實行綜合保護措施，提高系統(tǒng)自身的抵抗力；正確認(rèn)識水生生物群落特征，合理利用生物資源。水域生態(tài)系統(tǒng)水域生態(tài)系統(tǒng)的特點：濕地生態(tài)系統(tǒng)濕地生態(tài)系統(tǒng)的概念濕地及其保護中國濕地濕地生態(tài)系統(tǒng)濕地生態(tài)系統(tǒng)的概念濕地生態(tài)系統(tǒng)的概念濕地生態(tài)系統(tǒng)(wetlandecosystem):是指地表過濕或常年積水，生長著濕地植物的地區(qū)。濕地是開放水域與陸地之間過渡性的生態(tài)系統(tǒng)，它兼有水域和陸地生態(tài)系統(tǒng)的特點，具有獨特的結(jié)構(gòu)和功能。濕地生態(tài)系統(tǒng)的功能：天然的基因庫；潛在資源；凈化功能；氣候和水文調(diào)節(jié)等功能。濕地生態(tài)系統(tǒng)的概念濕地生態(tài)系統(tǒng)(wetlandecosys濕地及其保護濕地定義：濕地指不問其天然或人工、永久或暫時的沼澤地、濕原、泥炭地或水域地帶，常帶有靜止或流動、咸水或淡水，半堿水或堿水水體，包括低潮時水深不過6m的濱岸海域。濕地保護1971年全球政府間的濕地保護公約《關(guān)于特別作為水禽棲息地的國際重要濕地公約》（簡稱《濕地公約》）誕生;到1999年已有96個國家加入《濕地公約》。我國于1992年正式加入。我國目前已建立各類保護區(qū)152處，有7個自然保護區(qū)被列為國際重要濕地。濕地及其保護濕地定義：濕地指不問其天然或人工、永久或暫時的沼中國濕地近海及海岸濕地河流濕地湖泊濕地沼澤和沼澤化草甸濕地庫塘中國濕地近海及海岸濕地復(fù)習(xí)思考題生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能包括哪些內(nèi)容？如何經(jīng)濟量化？意義何在？上海與新疆對比結(jié)果對你有何啟示？對比森林、濕地、草原的生態(tài)功能，分析異同及原因。復(fù)習(xí)思考題生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能包括哪些內(nèi)容？如何經(jīng)濟量化？意義何5.4生態(tài)系統(tǒng)的反饋與調(diào)節(jié)5.4生態(tài)系統(tǒng)的反饋與調(diào)節(jié)5.4生態(tài)系統(tǒng)反饋調(diào)節(jié)與生態(tài)平衡反饋調(diào)節(jié)生態(tài)平衡5.4生態(tài)系統(tǒng)反饋調(diào)節(jié)與生態(tài)平衡反饋調(diào)節(jié)5.4.1反饋調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)是一個開放系統(tǒng)，必須有外部能量的輸入，見圖5.4.1.1（a）開放系統(tǒng)對外的輸出必然影響外部的輸入，此即為反饋，見圖5.4.1.1（b）；系統(tǒng)的理想狀態(tài)是，系統(tǒng)能夠圍繞該狀態(tài)進行調(diào)節(jié)，這就是反饋調(diào)節(jié)，見圖5.4.1.1（c）。正反饋：促使生物沿著食物鏈的正方向增長的反饋。有可能引起種群爆炸，是一種不穩(wěn)定的反饋。負(fù)反饋：生物沿著食物鏈的正方向減少的反饋。使系統(tǒng)保持穩(wěn)定的反饋?？刂迫丝?，有助于自然資源的持久利用；控制羊群，有助于草原生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)，等5.4.1反饋調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)是一個開放系統(tǒng)，必須有外部能量圖5.4.1.1自然生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)圖5.4.1.1自然生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)5.4.2生態(tài)平衡概念當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動和物質(zhì)循環(huán)較長時間的保持動態(tài)平衡，這種狀態(tài)叫生態(tài)平衡。生態(tài)平衡的基礎(chǔ)生態(tài)系統(tǒng)所以能存在至今天，并將繼續(xù)存在下去，是因為生態(tài)系統(tǒng)具有很強的自我調(diào)節(jié)能力。但這個能力有一個閾值：小生態(tài)系統(tǒng)或簡單生態(tài)系統(tǒng)：閾值小大生態(tài)系統(tǒng)或復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)：閾值大5.4.2生態(tài)平衡概念例1 西雙版納的熱帶雨林是一個原始的生態(tài)系統(tǒng)，后從巴西引進橡膠，開辟了一個橡膠林，由于氣候的變化，遭到低溫的襲擊，熱帶雨林完好無損，橡膠林大片凍死。例2 1986年，委內(nèi)瑞拉在加羅尼河谷建壩，造出了一個4300km2的人造湖，數(shù)百座山峰變成了湖中島嶼，最小0.1ha，最大150ha。1993～1994年，多國生物科學(xué)家對其中12座島進行科學(xué)考查，結(jié)果表明：大島上原有的物種基本保留，小島則有75％以上的脊椎動物滅絕。例1第五章生態(tài)系統(tǒng)第五章生態(tài)系統(tǒng)5.1生態(tài)系統(tǒng)的一般特征導(dǎo)入基本概念生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)食物鏈與食物網(wǎng)營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔5.1生態(tài)系統(tǒng)的一般特征5.1.1基本概念（1）系統(tǒng)（system)概念 由各自獨立但相互作用的各部分所形成的統(tǒng)一體稱為系統(tǒng)。構(gòu)成系統(tǒng)的條件由許多成分組成；各成分彼此聯(lián)系，互相作用；具有獨立和特定的功能。（2）生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）5.1.1基本概念（1）系統(tǒng)（system)（2）生態(tài)系統(tǒng)1866年德國動物學(xué)家赫克爾（Haeckel）首次提出生態(tài)學(xué)（ecology）的概念，但當(dāng)時的意思是研究生物住所的科學(xué),（ecology源于希臘文，意為住所研究）；1875年，奧地利地質(zhì)學(xué)家修斯首次提出生物圈的概念。1926年，前蘇聯(lián)的地球化學(xué)家維爾納茨基作了“生物圈”的報告后，生物圈才成為現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的基本概念。直至20世紀(jì)初，生態(tài)學(xué)才作為一門獨立的科學(xué)。生態(tài)系統(tǒng)的概念生態(tài)系統(tǒng)的特征（2）生態(tài)系統(tǒng)1866年德國動物學(xué)家赫克爾（Haeckel）概念生物群落和環(huán)境相互作用的統(tǒng)一體。（作用：物質(zhì)和能量的交換）。在一定空間中共同棲居著的所有生物與其環(huán)境之間由于不斷進行物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程而形成的統(tǒng)一整體。生態(tài)系統(tǒng)是一個功能單位，而不是生物學(xué)中的分類單位。且作為系統(tǒng)，必須滿足三個條件：由許多成分組成；各成分間是彼此聯(lián)系，相互作用的；具有獨立的、特定的功能。概念生物群落和環(huán)境相互作用的統(tǒng)一體。（作用：物質(zhì)和能量的交換特征：是一個開放系統(tǒng)具有同外界進行物質(zhì)和能量交換的能力，能量流動、物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的三大功能。能量：單向流動——接受太陽光能，最終以熱能形式耗散，不能循環(huán)。物質(zhì)：循環(huán)流動—無機物（N、O、P…）→有機物（植物）→動物→經(jīng)微生物分解→無機物信息傳遞則包括營養(yǎng)信息、化學(xué)信息、物理信息和行為信息，構(gòu)成了行為網(wǎng)。通常物種組成的變化，環(huán)境因素的改變和信息系統(tǒng)的破壞是導(dǎo)致自我調(diào)節(jié)失效的三個主要原因處于運動之中它是發(fā)展的，即使出現(xiàn)平衡，也只是相對平衡和動態(tài)平衡，如人口增長率為0，也是有生有死。具有自我恢復(fù)和調(diào)節(jié)能力少量三廢的排放，經(jīng)自然界微生物的分解，也可達到凈化。是不斷發(fā)展、進化和演變形成的從猿到人，是進化的結(jié)果；熊貓則是蛻化的例子。特征：是一個開放系統(tǒng)5.1.2生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)

組成

結(jié)構(gòu)5.1.2生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非生物成分：

太陽輻射能，無機物質(zhì),有機物質(zhì)生物成分（三大功能類群）：生產(chǎn)者、消費者，還原者

生態(tài)系統(tǒng)（Ecosystem）

在一定空間內(nèi)由生物和非生物成分組成的一個功能整體及生物圈能流和物質(zhì)循環(huán)的一個功能單位。生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)（Ecosystem）

（1）組成

（1）組成（2）結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一般模型見圖5-1。生產(chǎn)者通過光合作用合成有機物，屬自養(yǎng)生物自養(yǎng)生物的生產(chǎn)稱為初級生產(chǎn)（primaryproduction）消費者攝食由植物制造的有機物，屬異養(yǎng)生物異養(yǎng)生物的生產(chǎn)稱為次級生產(chǎn)（secondaryproduction）分解者將有機物分解為簡單的無機物陸地生態(tài)系統(tǒng)與水生生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的比較見圖5-2。（2）結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一般模型見圖5-1。初級生產(chǎn)基本概念植物所固定的太陽能或所制造的有機物質(zhì)稱為初級生產(chǎn)量或第一性生產(chǎn)量（primaryproduction）。總初級生產(chǎn)量=凈初級生產(chǎn)量+呼吸消耗的能量，即

GP=NP+R

（J/m2·a）或（g/m2·a）各種生態(tài)系統(tǒng)的凈生產(chǎn)力全球：115×109t/a（陸地）+55×109t/a（海洋）海洋：河口灣和上涌區(qū)高，深海低陸地：熱帶雨林最高，其它依次為：溫帶常綠林，落葉林北方針葉林，稀樹草原，溫帶草原，寒漠和荒漠沼澤和作物栽培地高初級生產(chǎn)基本概念植物所固定的太陽能或所制造的有機物質(zhì)稱為初級圖5-1生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一般模型圖5-1生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一般模型次級生產(chǎn)一般生產(chǎn)過程（見圖）動物種群的能量收支次級生產(chǎn)一般生產(chǎn)過程（見圖）圖次級生產(chǎn)量的一般生產(chǎn)過程圖次級生產(chǎn)量的一般生產(chǎn)過程圖5-2陸地生態(tài)系統(tǒng)與水生生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的比較

陸地生態(tài)系統(tǒng)：

母質(zhì)—土壤—草本植物—無脊椎動物—食草性昆蟲和哺育動物或陸地鳥類及其它—微生物

水生生態(tài)系統(tǒng)：

母質(zhì)—沉積物—浮游植物—浮游動物—水中底棲無脊椎動物—水中魚類—微生物圖5-2陸地生態(tài)系統(tǒng)與水生生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)5.1.3食物鏈和食物網(wǎng)概念食物鏈的類型食物網(wǎng)舉例5.1.3食物鏈和食物網(wǎng)概念1概念食物鏈（foodchain）各種生物按其食物關(guān)系排列的鏈狀順序。食物網(wǎng)（foodweb）食物鏈彼此交錯連結(jié)，形成一個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。1概念食物鏈（foodchain）2

食物鏈的類型捕食食物鏈以生產(chǎn)者為基礎(chǔ)，后者與前者是捕食性關(guān)系，構(gòu)成方式是：植物→植食性動物→肉食性動物。如草原上的青草→野兔→狐貍→狼；碎食食物鏈以碎食為基礎(chǔ)，碎食是由高等植物的枯枝落葉等形式被其它生物所利用，分解成碎屑，然后再為其它多種動物所食。構(gòu)成方式為：碎食物→碎食物消費者→小型肉食動物→大型肉食動物；寄生性食物鏈以宿生與寄生物構(gòu)成，以大型動物為基礎(chǔ)，繼之以小型動物、微型動物、細(xì)菌和病毒，后者與前者為寄生關(guān)系，構(gòu)成方式為：哺育動物或鳥類→跳蚤→原生動物→細(xì)菌→病毒；腐生性食物鏈以動物的遺體為基礎(chǔ)，被微生物分解利用，后者與前者為腐生性關(guān)系2食物鏈的類型捕食食物鏈3食物網(wǎng)舉例一個陸地生態(tài)系統(tǒng)的部分食物網(wǎng)（見圖5-3）草原食物網(wǎng)（見圖5-4）落葉林食物網(wǎng)（見圖5-5）3食物網(wǎng)舉例圖5-3一個陸地生態(tài)系統(tǒng)的部分食物網(wǎng)圖5-3一個陸地生態(tài)系統(tǒng)的部分食物網(wǎng)圖5-4草原食物網(wǎng)圖5-4草原食物網(wǎng)圖5-5落葉林食物網(wǎng)圖5-5落葉林食物網(wǎng)4營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔概念營養(yǎng)級（trophiclevels）：處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物種的總和；生態(tài)金字塔（ecologicalpyramid）：生態(tài)系統(tǒng)中的能量、生物量或生物個體數(shù)目均通過營養(yǎng)級逐級減少，將其由低到高繪制成圖，就成為一個金字塔形，可分別稱為：能量金字塔（pyramidofenergy）生物量金字塔（pyramidofbiomass）數(shù)量金字塔（pyramidofnumbers）三類金字塔統(tǒng)稱為生態(tài)金字塔。美國佛羅里達銀泉生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的能流分析（圖5-6）金字塔的倒置4營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔概念生態(tài)金字塔類型：

數(shù)量金字塔

生物金字塔

能量金字塔能流能流特征：逐級減少，單方向性營養(yǎng)水平

綠色植物(一級）

食草動物（二級）

肉食動物（三級）生態(tài)金字塔類型：能流圖5-6美國佛羅里達銀泉生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的能流分析圖5-6美國佛羅里達銀泉生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的能流分析圖5-7能量金字塔圖5-7能量金字塔圖5-8生物量金字塔圖5-8生物量金字塔圖5-9數(shù)量金字塔圖5-9數(shù)量金字塔生物量金字塔的倒置能量金字塔總是保持金字塔形；生物量金字塔的倒置海洋生態(tài)系統(tǒng)中的浮游植物與其上一級的浮游和底棲動物在某一時刻的金字塔是倒置的；但以年為單位時仍為正置；數(shù)量金字塔的倒置寄生性食物鏈中，寄生者的數(shù)量往往多于宿主；個體小的消費者的數(shù)量往往多于個體大的生產(chǎn)者，如昆蟲與樹木。生物量金字塔的倒置能量金字塔總是保持金字塔形；推薦閱讀文獻與思考題推薦閱讀文獻[1][美]OdumEP.孫儒泳，錢國楨，林浩然，等譯.生態(tài)學(xué)基礎(chǔ).北京：科學(xué)出版社，1981思考題怎樣理解生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)具有什么特征？什么是食物鏈、食物網(wǎng)和營養(yǎng)級？推薦閱讀文獻與思考題推薦閱讀文獻5.2生態(tài)系統(tǒng)的主要過程5.2生態(tài)系統(tǒng)的主要過程生態(tài)系統(tǒng)的物種流動生態(tài)系統(tǒng)的能量流動生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞生態(tài)系統(tǒng)中的分解生態(tài)系統(tǒng)的物種流動5.2.1生態(tài)系統(tǒng)的物種流動物種流的概念與意義物種流的一些特點物種流對生態(tài)系統(tǒng)的影響5.2.1生態(tài)系統(tǒng)的物種流動物種流的概念與意義5.2.2生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動生態(tài)系統(tǒng)中能量存在的形式生態(tài)系統(tǒng)中的能源生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動生態(tài)系統(tǒng)能流模型生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的特點生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)效率5.2.2生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動生態(tài)系統(tǒng)中能量存在的形式5.2.2.3生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動食物鏈層次上的能流分析生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析5.2.2.3生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動（1）食物鏈層次上的能流分析植物—田鼠—鼬組成的食物鏈見圖5.2.2-1食物鏈每個環(huán)節(jié)的凈初級生產(chǎn)量（NP）只有很少一部分被利用，大部分通過呼吸以熱的形式耗散；食物鏈層次越高，能量損失越大；食物鏈層次越高，凈次級生產(chǎn)量越低；能量損失還應(yīng)考慮生態(tài)系統(tǒng)能量的輸入和輸出植物不完全被田鼠利用；種群密度增大時，遷徙也引起能量的流失；食物鏈上低層次物種豐富時，也有高層次物種的遷入。（1）食物鏈層次上的能流分析植物—田鼠—鼬組成的食物鏈見圖5圖5.2.2-1食物鏈層次上的能流分析

a為前一環(huán)節(jié)NP的%；b為未吃；c為吃后未同化（J/hm2·a）圖5.2.2-1食物鏈層次上的能流分析

a為前一環(huán)節(jié)N（2）生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析依據(jù)物種的主要食性，將物種歸屬于特定的營養(yǎng)級中，并精確測定每個營養(yǎng)級能量的輸入與輸出值。這種分析主要用于水生生態(tài)系統(tǒng)——邊界明確。分析實例水生生態(tài)系統(tǒng)的能流分析銀泉（流水）的能流分析（圖5.2.2-2）比較固定太陽能的效率，流水比靜水高10倍消耗于呼吸的能量，流水比靜水高2.5倍靜水系統(tǒng)中凈生產(chǎn)量大部分沉入湖底，形成泥炭，流水系統(tǒng)中大部分被帶入下游地區(qū)。森林生態(tài)系統(tǒng)的能流分析人工松林18年間的能流分析（圖5.2.2-3）森林生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)流動（圖5.2.2-4）（2）生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析 圖5.2.2-1銀泉的能流分析

a.按營養(yǎng)級流動時，數(shù)量急劇減少；

b.凈初級生產(chǎn)量的57.6%未被利用，消耗于呼吸或流向分解者；

c.該生態(tài)系統(tǒng)只能維持四個營養(yǎng)級。 圖5.2.2-1銀泉的能流分析

a.按營養(yǎng)級流動時生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)課件——生態(tài)系統(tǒng)的一般特征 圖5.2.2-2一個栽培松林18年間的能流分析

a.固定能量的38%時沿碎屑食物鏈流動；

b.以木材形式流動的能量占24%；

c.沿捕食食物鏈流動的僅占1%。

圖5.2.2-2一個栽培松林18年間的能圖5.2.2-3森林生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)流動圖5.2.2-3森林生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)流動5.2.2.4生態(tài)系統(tǒng)能流模型普適模型（圖5.2.2-4）美國生態(tài)學(xué)家E.P.Odum于1959年提出方框表示營養(yǎng)級和貯存庫箭頭表示能流方向能流通道的粗細(xì)表示能流量的多少；大方框表示生態(tài)系統(tǒng)的邊界。普適模型的解讀兩個能量輸入通道：日光能通道粗者大體為自養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)，反之大體為異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)；三個能量輸出通道：未固定的日光能，生物的呼吸，有機物質(zhì)的流失普適模型的研究結(jié)果能量從一個營養(yǎng)級到另一營養(yǎng)級，轉(zhuǎn)化率在5-30%之間，從植物到植食性動物的轉(zhuǎn)化率約10%，從植食性動物到肉食性動物之間約為15%5.2.2.4生態(tài)系統(tǒng)能流模型普適模型（圖5.2.2-4圖5.2.2-4一個普適的生態(tài)系統(tǒng)能流模型圖5.2.2-4一個普適的生態(tài)系統(tǒng)能流模型5.2.2.5生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的特點5.2.2.5生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的特點5.2.2.6生態(tài)效率常用的幾個能量參數(shù)營養(yǎng)級位之內(nèi)的生態(tài)效率營養(yǎng)級位之間的生態(tài)效率5.2.2.6生態(tài)效率（1）常用的幾個能量參數(shù)攝取量（I）一個生物所攝取的能量。植物：I代表被光合作用所吸收的日光能；動物：I代表動物吃進的食物能。同化量（A）消費者吸收所采食的食物能動物：消化道內(nèi)吸收的能量植物：光合作用所固定的日光能微生物：細(xì)胞外產(chǎn)物的吸收呼吸量（R）生物經(jīng)呼吸等新陳代謝活動所消耗的全部能量生產(chǎn)量（P）生物經(jīng)呼吸等消耗后凈剩的同化能量動物：P=A-R植物：凈初級生產(chǎn)量（1）常用的幾個能量參數(shù)攝取量（I）圖次級生產(chǎn)量的一般生產(chǎn)過程圖次級生產(chǎn)量的一般生產(chǎn)過程（2）營養(yǎng)級位之內(nèi)的生態(tài)效率同化效率（Ae）生長效率（2）營養(yǎng)級位之內(nèi)的生態(tài)效率同化效率（Ae）（3）營養(yǎng)級位之間的生態(tài)效率消費效率（或利用效率）是一種度量一個營養(yǎng)級位對前一營養(yǎng)級位的相對采食能力或利用能力，一般為25-35%林德曼效率相當(dāng)于同化效率、生長效率和消費效率的乘積，或稱為營養(yǎng)級間的同化能量的比值，曾被認(rèn)為是一個重要的生態(tài)學(xué)定律，即十分之一定律（圖5.2.2-5）十分之一定律一般限于湖泊生態(tài)系統(tǒng)，其它有的可高達30%，有的則僅有1%（3）營養(yǎng)級位之間的生態(tài)效率消費效率（或利用效率）消費效率林德曼效率消費效率圖5.2.2-5某湖泊食物鏈的能塔圖圖5.2.2-5某湖泊食物鏈的能塔圖推薦閱讀文獻與思考題推薦閱讀文獻[1][美]OdumEP.孫儒泳，錢國楨，林浩然，等譯.生態(tài)學(xué)基礎(chǔ).北京：科學(xué)出版社，1981思考題說明同化效率、生長效率、消費效率和林德曼效率的關(guān)系？推薦閱讀文獻與思考題推薦閱讀文獻5.2.3生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)的一般特點生物地球化學(xué)循環(huán)的類型5.2.3生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)的一般特點5.2.3.1物質(zhì)循環(huán)的一般特點概念生命與元素物質(zhì)循環(huán)的模式5.2.3.1物質(zhì)循環(huán)的一般特點概念1、概念物質(zhì)循環(huán)（cycleofmaterial）生態(tài)系統(tǒng)從環(huán)境中獲得營養(yǎng)物質(zhì)，通過綠色植物吸收，再經(jīng)其它生物重復(fù)利用，最后歸還于環(huán)境的過程。生物地球化學(xué)循環(huán)（Biogeo-chemicalcycle）物質(zhì)循環(huán)的另一種表述。能量——流動物質(zhì)——循環(huán)能量流動+物質(zhì)循環(huán)=生態(tài)系統(tǒng)的統(tǒng)一整體1、概念物質(zhì)循環(huán)（cycleofmaterial）2、生命與元素生命所需的元素主要有兩類：大量元素（macronutrient），大多數(shù)生物必需的元素，包括含量超過生物體重1%以上的元素，如：C、O、H、N、P等；含量為生物體干重0.2-1%之間的元素，如：S、Cl、K、Ca、Mg、Fe、Cu等。微量元素（micronutrient），某些生物必需的元素，包括Al、B、Br、Cr、Co、F、Ga、I、Mn、Mo、Se、Si、Sr、Sn、Sb、V、Zn等；有機物通過光合作用合成過程的必需元素：N、P及微量Zn、Mo等。

2、生命與元素生命所需的元素主要有兩類：3、物質(zhì)循環(huán)的模式名詞解釋池塘生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)模式影響循環(huán)速率的重要因素3、物質(zhì)循環(huán)的模式名詞解釋

a.名詞解釋庫（pool）：存在于生物或非生物體內(nèi)的某種化合物的多余部分；流通（flow）：庫與庫之間的轉(zhuǎn)移流通率：單位時間、單位面積內(nèi)通過的營養(yǎng)物質(zhì)（量），通常用絕對值表示（物質(zhì)/單位面積·

單位時間）；周轉(zhuǎn)率（turnoverrate）：流通率與庫中物質(zhì)總量的比率周轉(zhuǎn)時間（turnovertime）：周轉(zhuǎn)率的倒數(shù)

a.名詞解釋庫（pool）：存在于生物或非生物體內(nèi)的某b.池塘生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)模式池塘生態(tài)系統(tǒng)中庫與庫流通的模式見圖5.2.3.1。b.池塘生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)模式池塘生態(tài)系統(tǒng)中庫與庫流通的模圖5.2.3-1池塘生態(tài)系統(tǒng)中庫與庫流通的模式圖四個庫：沉積層，水體，生產(chǎn)者，消費者各個庫的流通率：沉積層-水體：20；水體-生產(chǎn)者：20；生產(chǎn)者-消費者：4；消費者-沉積層：4周轉(zhuǎn)率沉積層：(20/5000)=0.004周轉(zhuǎn)時間沉積層：(1/0.004)=250(a)沉積層中營養(yǎng)物質(zhì)的更新需要250年圖5.2.3-1池塘生態(tài)系統(tǒng)中庫與庫流通的模式圖四個庫：c.影響循環(huán)速率的重要因素循環(huán)元素的性質(zhì)元素自身的性質(zhì)以及被生物有機體利用的方式生物的生長速率影響生物對物質(zhì)的吸收速度和物質(zhì)在食物鏈中的運動速度；有機物分解速率分解者及分解環(huán)境c.影響循環(huán)速率的重要因素循環(huán)元素的性質(zhì)5.2.3.2生物地球化學(xué)循環(huán)類型水循環(huán)（watercycle）生態(tài)系統(tǒng)中所有物質(zhì)循環(huán)的基礎(chǔ)和前提，單獨列出氣體型循環(huán)（gaseouscycle）貯存庫是大氣和海洋全球性，完善型，高速度。主要有氧、二氧化碳、氮等；沉積型循環(huán)（sedimentarycycle）貯存庫是巖石圈和土壤圈，與水有聯(lián)系速度慢，性能不完善，主要有磷、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、銅等有毒有害物質(zhì)循環(huán)5.2.3.2生物地球化學(xué)循環(huán)類型水循環(huán)（watercyc1、水循環(huán)全球水循環(huán)全球水循環(huán)示意圖見圖5.2.3-1全球水資源概況見表5.2.3-1水循環(huán)的特點全球的降水量和蒸發(fā)量相等，但存在地區(qū)差異；地表徑流攜帶大量營養(yǎng)物質(zhì)，造成高地貧瘠，低地肥沃；冰雪的溶化可以調(diào)節(jié)氣溫，保持生態(tài)穩(wěn)定。1、水循環(huán)全球水循環(huán)圖5.2.3-1全球水循環(huán)圖5.2.3-1全球水循環(huán)表5.2.3-1全球水資源概況

注：平均誤差10-15%，*未計入南北極冰塊的溶化量（引自Smith,1980）表5.2.3-1全球水資源概況

注：平均誤差10-152、氣體型循環(huán) 氣體型循環(huán)包括氧、碳、氮、氯、溴、氟等，研究最多的是碳和氮。碳循環(huán)氮循環(huán)2、氣體型循環(huán) 氣體型循環(huán)包括氧、碳、氮、氯、溴、氟等，研究（1）碳循環(huán)碳的來源及儲存是一切生物體中最基本的成分，有機體干重的45%以上是碳。地球上碳的儲存量約為26×1015

t。碳的儲存庫巖石圈：占總量的99.9%，主要以碳酸鹽形式存在；海洋：海洋中CO2的含量約為0.1%；大氣：大氣中CO2的含量約為0.0126%，總量約7000×108

t，每年只有200-300×103

t為光合作用利用，卻有1000×108

t以碳酸鹽形式溶于水，并流入大海。森林：約儲存碳1.7×1010

t，相當(dāng)于大氣中碳的2/3。碳的循環(huán)從光合作用開始，合成植物，進入生物鏈，再分別回歸儲存庫，見圖5.2.3-3。碳循環(huán)的特點速度快：最快幾分鐘或幾小時，一般幾周或幾個月；大氣中的CO2能吸收太陽的短波輻射并阻擋地球的長波反射；保持地球溫度的穩(wěn)定；（1）碳循環(huán)碳的來源及儲存圖5.2.3-3生態(tài)系統(tǒng)中的碳循環(huán)圖5.2.3-3生態(tài)系統(tǒng)中的碳循環(huán)5.3.2氮循環(huán)氮是蛋白質(zhì)的基本成分，是生命結(jié)構(gòu)的原料。氮必須被固定后，才能進入生態(tài)系統(tǒng)，參與循環(huán)。固氮作用高能固氮：閃電、宇宙射線、隕石、火山爆發(fā)等活動，將大氣中的N2轉(zhuǎn)化成氨或硝酸鹽，隨降雨到達地表；工業(yè)固氮：工業(yè)固氮能力在20世紀(jì)末已達1×108t；主要是氮肥；生物固氮：是最重要的固氮途徑，約占地球固氮的90%，具有固氮能力的生物主要有固氮菌、根瘤菌及某些藻類和細(xì)菌等。氮的循環(huán)（見圖5.2.3-4）含氮有機物的轉(zhuǎn)化和分解氨化作用：由氨化細(xì)菌和真菌將有機氨分解成為氨與氨化物；硝化作用：由亞硝酸鹽與硝酸鹽細(xì)菌轉(zhuǎn)化為亞、硝酸鹽；反硝化作用：又叫脫氮作用，將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)镹2回到大氣。人類對于氮循環(huán)的影響有三個方面汽車尾氣、化石燃料化肥氮過度開發(fā)利用，破壞自然生態(tài)系統(tǒng)氮素平衡5.3.2氮循環(huán)氮是蛋白質(zhì)的基本成分，是生命結(jié)構(gòu)的原料。圖5.2.3-4生態(tài)系統(tǒng)中的氮循環(huán)圖5.2.3-4生態(tài)系統(tǒng)中的氮循環(huán)3、沉積型循環(huán)主要是某些礦物質(zhì)元素的循環(huán)，是一種不完全循環(huán)。對生態(tài)系統(tǒng)影響比較大的主要有磷和硫的循環(huán)。磷循環(huán)硫循環(huán)3、沉積型循環(huán)主要是某些礦物質(zhì)元素的循環(huán)，是一種不完全循環(huán)。（1）磷循環(huán)磷是生物不可缺少的重要元素參與代謝過程；是核酸、細(xì)胞膜和骨骼的主要成分；是細(xì)胞內(nèi)一切生化作用的能量磷的循環(huán)（圖5.2.3-5）磷的沉積磷隨著動植物殘骸沉入深海后，幾乎沒有回到陸地的有效途徑；磷以磷礦的形式開采利用后，加速了磷的消耗，全世界磷的蘊藏量只能維持100a左右；磷將成為人類和陸地生物的生命活動的限制因子。（1）磷循環(huán)磷是生物不可缺少的重要元素圖5.2.3-5生態(tài)系統(tǒng)的磷循環(huán)圖5.2.3-5生態(tài)系統(tǒng)的磷循環(huán)（2）硫循環(huán)硫是原生質(zhì)體的重要組分；空氣中的硫含量與人的健康密切相關(guān)；硫循環(huán)（圖5.2.3-6）與磷循環(huán)相似，但硫循環(huán)要經(jīng)過氣體型階段；硫的主要蓄庫是巖石圈，有一個較短的氣體階段；硫進入生態(tài)系統(tǒng)的途徑：生物分解：如鐵硫桿菌將硫轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁}；侵蝕與風(fēng)化：無機硫經(jīng)細(xì)菌作用還原為硫化物，再氧化為硫酸鹽；火山爆發(fā)：釋放硫化氫；人類活