关于生态系统的ppt

Ch.5生态系统生态学1第三章生态系统第一节生态系统的一般特征第二节生态系统中的能量流动第三节生态系统中的物质循环第四节生态平衡及其反馈调节机制第五节地球生态系统的分布规律及其主要特征Ch.5生态系统生态学2第一节生态系统的概念及一般特征生态系统的概念生态系统(Ecosystem)—一定空间内生物成分与非生物成分通过物质循环和能量流动相互作用、相互依存而构成的一个生态学功能单位自然~、人工~；水体~、陆地~；森林-草地-农田当前世界面临的人口增长、自然资源开发利用、生态环境保护等问题，其解决均有赖于对生态系统的结构与功能、生态系统的演替、生态系统的多样性和稳定性与自我控制能力，以及生态系统受干扰后的恢复能力等问题的深入研究Ch.5生态系统生态学3光光合作用能量同化呼吸作用能量释放热生物区(有机化合物)高能量低能量物质区(无机化合物)一个概念性的生态系统Ch.5生态系统生态学4生态系统的基本特性：1占据空间：与一定地区和空间范围相联系2有序开放：开放系统，具自我调控能力，结构复杂、物种多样、反馈环多者调控能力较强，正负反馈环相互作用及转化保证稳态3功能明确：不断进行连续的能量流动、周复的物质循环、多样的生物生产及信息传递等4动态演进：始终处于变化发展中，各阶段具不同特征或生物成分，决定于生产者固定物质和能量及其在系统内外流转过程中的形式第一节生态系统的概念及一般特征Ch.5生态系统生态学5第一节生态系统的概念及一般特征生态系统的组分及三大功能类群生物I.非生物部分1.非生物环境：能源、气候、基质、物质代谢原料等2.生产者：绿色植物3.消费者：草食动物、肉食动物(一级、二级、三级)、杂食动物、腐食者生态系统II.生物部分4.分解者：微生物菌类Ch.5生态系统生态学6第一节生态系统的概念及一般特征1)非生物环境：能源、气候、基质、物质原料等2)生产者(producers):自养(autotrophic)生物，主要指绿色植物3)消费者(consumers):异养(heterotrophic)生物，主要包括植食(herbivores)、肉食(carnivores)杂食(omnivores)及腐食(detritivores)动物和寄生生物等4)分解者(decomposers):异养生物，主要是菌类，他们的功绩在于把动植物残体分解为简单的无机物归还到自然界，从而可被生产者重新利用Ch.5生态系统生态学7第一节生态系统的概念及一般特征需要指出的是，生物部分和非生物(生命支持系统)部分对于生态系统来说是缺一不可的。没有前者不成其为~~；没有后者生物无生存空间，也得不到能量和物质，因而难以生存下去；然而生态系统中的消费者不是必需的成分生态系统一般可分为三个亚系统：Ch.5生态系统生态学8表示出三个亚系统的生态系统结构一般模型Ch.5生态系统生态学9第一节生态系统的概念及一般特征生产者及其主要功能：自养，系统中最初的能量和物质固定者，地球上包括人类在内的其他一切生物的食物来源消费者及其主要功能：异养，不仅对初级生产物起着加工、再生产作用；而且对其他生物种群数量起着调控作用分解者及其主要功能：异养，日夜工作，分布广泛，体小繁殖快，每一种天然有机物都能被已经存在的微生物分解Ch.5生态系统生态学10第一节生态系统的概念及一般特征生态系统的营养结构：生态系统各成分之间最本质的联系是营养关系食物链(foodchain)—不同生物之间在营养过程中形成的一环套一环似链条式的营养连接关系。营养级(trophiclevel)：食物链上每一个环节的所有生物种属同一个食物网(foodweb)食物链通常彼此相互错综联系，形成复杂的食物网状结构称Ch.5生态系统生态学11一个陆地生态系统的部分食物网Ch.5生态系统生态学12一个水生生态系统的食物链Ch.5生态系统生态学13一个水陆交互作用生态系统的部分食物网Ch.5生态系统生态学14陆地生态系统(草地)和水域生态系统(浅海)营养结构比较IA草本植物IIA食草昆虫和动物IIIA陆生无脊椎动物IVA陆生肉食动物V腐食性生物及菌类IB浮游植物IIB浮游动物IIIB水中底栖无脊椎动物IVB鱼类肉食动物V腐食性生物及菌类Ch.5生态系统生态学15第三章生态系统食物链可分为两类：牧食链(grazing~)—也称生食~，从活植、动物体开始腐食链(detrital~，saprophagous)—从死体开始两者在自然界同时存在，往往互相联系在一起并且相互可以转化，构成复杂的食物网复杂的食物网是使生态系统保持稳定的重要条件之一Ch.5生态系统生态学16第一节生态系统的概念及一般特征生态金字塔(ecologicalpyramid)—生态系统的物、能流沿食物链流动穿过各营养级时急剧减少，逐级形成上小下大的金字塔形，称~~Ch.5生态系统生态学17第一节生态系统的概念及一般特征生态效率(ecologicalefficiency)—各能流参数在营养级之间或营养级内部的比值常用的几个能流参数：摄取量(I,ingestion)—一个生物体所摄取的能量(日光能、食物能等)同化量(A,assimilation)—被生物体消化吸收的能量(消费者真正吸收利用的食物能、植物光合固定产物能GP,grossproduction等)Ch.5生态系统生态学18第一节生态系统的概念及一般特征呼吸量(R,respiration)—生物自身新陈代谢和各种生命活动中所消耗的能量生产量(P,productivity)—生物在呼吸消耗后所净剩的同化能量，即P=A-R，对于植物即指净初级生产量NP,netproduction利用上述几个能流参数可以计算生态系统中能流的各种效率。营养级位内可计算同化能量的有效程度；营养级位间可量度转化效率和能流通道的大小Ch.5生态系统生态学19第一节生态系统的概念及一般特征营养级位内的生态效率同化效率=被植物固定的能量/吸收的日光能=被动物吸收的能量/动物的摄食量=An/In一般肉食动物中同化效率比植食动物要高些，因其食物与其身体化学组成更接近生长效率=n营养级净生产能量/n营养级的同化量=Pn/AnCh.5生态系统生态学20第一节生态系统的概念及一般特征营养级位间的生态效率消费效率=n+1营养级的摄食能量/n营养级的净生产能量=Ip+1/Pn利用效率=n+1营养级的同化量/n营养级的净生产能量=An+1/Pn消费效率可用来量度一个营养级位对前一营养级位的相对采食压力，此值一般在25%-35%，这说明每一营养级位的净生产量有65%-75%进入腐屑食物链。利用效率的高低，说明前一级被后一级同化了多少，或被转化利用了多少Ch.5生态系统生态学21第一节生态系统的概念及一般特征林德曼效率=同化效率生长效率消费效率=An/InPn/AnIn+1/Pn=n+1级摄取的食物/n级摄取的食物=In+1/In也有把营养级间同化能量的比值视为~，即林德曼效率=n+1营养级同化量/n营养级同化量=An+1/An研究证实林德曼效率是一个接近10%的常数十分之一定律：各营养级之间的能量转化效率平均大致为10%，其余90%用于采食者的选择、浪费和排泄。Ch.5生态系统生态学22第一节生态系统的概念及一般特征生态效率概念的意义巨大：营养级不会超过5~6级;人类利用生态系统的营养级别越靠前，越符合能量节约的原则Ch.5生态系统生态学23美国人所需食物中的能量集约效率比较Ch.5生态系统生态学24第三章生态系统第二节生态系统中的能量流动1生态系统的初级生产(Primaryproduction)初级生产力(率)(Primaryproductivity)—总~；净~;GPP=NPP+R式中量纲:Jm-2a-1或gm-2a-1生物量(biomass)—单位面积上积存的有机物质现存量(standingcrop)—量纲：Jm-2或gm-2dB/dt=GPP-R-H-DCh.5生态系统生态学2525初级生产的基本概念初级生产量(primaryproduction)：绿色植物通过光合作用合成有机物质的数量称为初级生产量，也称第一性生产量净初级生产量(netprimaryproduction)：初级生产过程植物固定的能量一部分被植物自己的呼吸消耗掉，剩下的可用于植物的生长和生殖，这部分生产量成为淨初級生产量(NP)总初级生产量(grossprimaryproduction)：初级生产过程植物固定的能量的总量GP=NP+RCh.5生态系统生态学2626初级生产的基本概念初级生产力：植物群落在一定空间一定时间内所生产的有机物质积累的数量生物量(biomass)：是指某一时刻单位面积上积存的有机物质的量。以鲜重或干重表示现存量：是指绿色植物初级生产量被植食动物取食及枯枝落叶掉落后所剩下的存活部分SC=GP-R-H-DCh.5生态系统生态学27两个平衡的生物群落模型(输入=输出)示意:(a)低输入低输出，周转慢；(b)高输入高输出，周转快现存(生物)量与生产量或产出量无关，因为周转率对系统来说不是常数Ch.5生态系统生态学28第三章生态系统全球陆地净初级生产总量估计值为年产115109t干物质，全球海洋为55109t干物质。海洋面积占地表2/3，但年生产仅为1/3。其中大洋中心最低(125gm-2a-1)，珊瑚礁最高(2000gm-2a-1)，河口湾和海水上涌带由于有河流或深层水中的辅助能量输入，因此也较高(1500gm-2a-1)。陆地上热带雨林最高(2200gm-2a-1)，其次为沼泽湿地(2000gm-2a-1)和温带森林(1200gm-2a-1),农田因为有人工辅助能量(机械、化肥、农药、人力等)而较高(100-3500gm-2a-1)Ch.5生态系统生态学2929初级生产力的分布生产力极低的区域：1000kcal/m2.a或者更少，如大部分海洋和荒漠。中等生产力区域：1000-10000kcal/m2.a，如草地、沿海区域、深湖和一些农田。高生产力的区域：10000-20000kcal/m2.a或者更多，如大部分湿地生态系统、河口湾、泉水、珊瑚礁、热带雨林和精耕细作的农田、冲积平原上的植物群落等。Ch.5生态系统生态学30第三章生态系统3初级生产量的限制因素除日光外，还有三个重要物质因素(水、CO2和营养物质如N,P,K)及两个重要环境调节因素(温度和O2)影响初级生产量Ch.5生态系统生态学31第五章生态系统生态学陆地上光照和CO2通常不构成限制因子，而水最容易构成限制因子，尤其是在干旱地区。温度与初级生产关系复杂，温度升高有利于光合，但超过生理最适温度后，反而因呼吸速率大增而使光合物质积累下降水域生态系统中的限制因子主要是光照和营养物质，后者中应特别提到的是N和PCh.5生态系统生态学32生态系统初级生产量的限制因素图解(McNaughton,1973)Ch.5生态系统生态学33第三章生态系统就全球范围而言，决定陆地生态系统初级生产力的因素通常是日光、温度和降雨量，但在局部地区，营养物质的供应状况往往决定着某些陆地生态系统的生产力。施肥增产已有上千年的实践，现在甚至在森林生产中也施肥施肥固然可以增产，但部分水域却因人工排泄于其中的营养物质过于丰富而导致富营养化(eutrophication)，从而造成水体环境污染防止富营养化的一个简单措施就是控制P向周围水体中的排放量Ch.5生态系统生态学34第二章生态系统4生态系统的次级生产次级生产(Secondaryproduction)：—指生态系统初级生产以外的生物有机体生产，即消费者和分解者利用初级生产所制造的物质和贮存的能量进行新陈代谢，经过同化作用转化形成自身的物质和能量的过程次级生产一般只能利用净初级生产量的一部分：Ch.5生态系统生态学35次级生产过程模型Ch.5生态系统生态学3636次级生产量的生产过程Ch.5生态系统生态学3737未捕获(876.1g)猎物种群生产量(886.4g)被捕获(10.3g)被吃下(7.93g)I未吃下(2.37g)未同化