生态学课件S

S1生态系统格局,要点,植被与气候,地球植被被明显地分为许多区域或形式，这些区域或形式在很大程度上反映了气候条件。这种分布是由于植物对温度和水分适应的结果。事实上，第一张气候图和标准的Koppen气候分类是建立在植被图基础之上的。Koppen绘制的大的植物分区是我们现在所说的生物群系（Biome）。生物群系表达的是世界上主要的群落类型的划分。生物群系由动植物种类明显的结合以及具有大致相同生活型（lifeform）的植被如杂草或落叶树组成。,植被是清洁水源的保证，具有重要的调节水量的作用,Thevegetationoftheearthisdividedintodistinctblocksorformationswhichbroadlyreflectclimaticconditions.Thispatternarisesasaresultoftheadaptationofplantformtotemperatureandwateravailabilty.ThefirstclimatemapandthestandardKoppenclassificationofclimatewere,infact,basedonvegetationmaps.ThegreatplaneformationsmappedbyKoppenarewhatwenowcallbiomes.Biomesrepresentthedivisionsofthemajorcommunitytypesoftheworld,consistingofdistinctivecombinationsofplantandanimalspeciesandcharacterizedbyanapproximatelyuniformlifeformofvegetation,suchasgrassordeciduoustrees.,KeyNotes,Vegetationandclimate,S1EOSYSTEMPATTERNS,群落交错区,在局域和地区范围内，当物种个体沿着环境梯度变化的时候，群落也发生了变化。物种、群落和生物群系的边界是不明显的和非突然断开的。而是模糊的和逐渐的。沿着生态交错区（ecotone），生物群系彼此融合。在这个连续体上植被图勾画出的边界指出了一个生物群系大概从哪结束，另一个从哪开始。,Onthelocalandregionalscalecommunitiesvaryastheindividualspeciesrespondtoenvironmentalgradients.Theboundariesofindividualspecies,communitiesandbiomesarenotdistinctandabrupt,butblurredandgradual.Superimposesboundariesonthiscontinuum,indicatingapproximatelywherecoebiomeendsandanotherbegins.,Ecotones,温度和分布,霜冻的危害也许是限制植物分布的最重要的单一因素。在一些情况下，物种分布的限制很可能与阻止物种生存的致死温度相关的。在物种的分布限制与等温线之间找出密切的对应关系是很普通的事情。朗基耶尔（Raunkiaer）的生活型分类就是建立在植物的分生组织对霜冻适应脆弱性的基础之上的。,Damagebyfrostisprobablythesinglemostimportantfactorlimitingplantdistribution.Insomecasesitispossibletorelatetorelatethedistributionallimitsofaspeciestoalethaltemperaturewhichprecludessurvival.Itiscommontofindaclosecorrespondencebetweenthedistributionallimitsofaspeciesandanisotherm.Raunkiaersclassificationoflifeformsisbasedonthevulnerabilityofplantmeristemstofrost.,Temperatureanddistribution,相关主题,适应（见B1）群落、结构和稳定（见Q1）应付环境变异（见B2）草地（见S2）太阳辐射与气候（见C1）冻原（见S3）微气候（见C2）森林（见S4）温度与物种分布（见E3）荒漠、半荒漠和灌丛（见S5）太阳辐射与植物（见F1）,Relatedtopics,Adaptation(B1)community.Thestructureandstability(Q1)Copingwithenvironmentalvariation(B2)stability(S2)Solarradiationandclimate(C1)Tundra(S3)Microclimate(C2)Forests(S4)TemperatureandspeciesDeserts,semi-desertsanddistribution(E3)shrubland(S5)Solarradiationandplants(F1),S2草地,要点,基本区域,草地存在于降雨介于荒漠和森林之间的区域。依据温度的不同，草地有两种主要的类型：热带草地（萨旺纳Savannah）和温带草地（欧亚草原Steppe、北美草原Prairie和南美草原Pampas）。草地在北美洲、北欧和非洲占据着广大的区域，与气候不适合荒漠或森林发育的荒漠或森林混生在一起。,卡尔洞的典型高寒荒漠,盐柴类半灌木荒漠,Grasslandsoccurwhererainfallisintermediatebetweenthatofdesertsandforests.Therearetwomajortypesofgrasslanddependingonthetemperature:tropicalgrassland(savannah),andtemperategrassland(steppe,prairieandpampas).GrasslandsoccupyvastareasinNorthAmerica,northernEuropeandAfrica,blendingintodesertorforestwheretheclimateisunsuitable.,KeyNotes,Primaryregions,S2GRASSLANDS,气候与土壤,热带草地在湿季可以得到1200mm（60英寸）以上的雨水，但是在持续的旱季却一滴雨都没有。较低的土壤湿度可以阻止营养物循环和减少营养物的获得性。温带草地每年得到的降水在250和600mm（1030英寸）之间。气候是大陆性气候，即夏季炎热而冬季寒冷。草地土壤具有大量的有机物质并且是非常肥沃的，它们非常适宜如玉米和小麦等农作物的耕作。,玉米,Tropicalgrasslandsmayreceiveupto1200mm(60inches)ofraininthewetseason,butnoneduringtheprolongeddryseason.Lowsoilmoistureimpedesnutrientcyclingandreducesnutrientavailability.Temperategrasslandshavebetween250and600mm(10-30inches)ofrainfallperannum.Theclimateiscontinentalwithhotsummersandcoldwinters.Grasslandsoilsreceivealargeamountoforganicmatterandareveryrich,makingthemwellsuitedtothegrowingofarablecropssuchascornandwheat.,Climateandsoils,主要植被,草地具有很高的初级生产力和相对低的生物量。管理的草地被用来作为农田和牧场。草地群落是以禾草类为优势，但是常常也包含一些树木，如金合欢树，它是非洲萨旺纳群落的特点。温带草地包括阔叶的多年生植物，这些多年生植物要么在较早的季节开花，要么在禾死亡之后开化。,草地动物,非洲萨旺纳草原养活了大量的食草和食叶动物种群。这些食草动物反过来又养活了数目庞大的哺乳类食肉动物。植被结构的单一性、树木的稀少和短的生长季节限制了鸟类和两栖类的多样性。,金合欢,Grasslandshaveahighprimaryproductivityandrelativelylowbiomass.Managedgrasslandsareusedforcropsandforrangeland.Grasslandcommunitiesaredominatedbygrassspeciesbutfrequentlyincludetrees,suchastheacaciawhichischaracteristicoftheAfricansavannah.Temperategrasslandsincludebroad-leavedperennialswhicheitherflowerearlyintheseasonoraftergrasseshavedieddown.,Majorvegetation,TheAfricansavannahsupportslargepopulationsofgrazingandbrowsinganimals.Theseherbivoresinturnsupportlargenumbersofmammaliancarnivores.Theuniformityofthevegetationstructure,theabsenceoftreesandtheshortgrowingseasonlimitthediversityofbirdsandamphibians.,Grasslandanimals,环境关系,强烈的放牧管理的草地能够导致草地群落的破坏、土壤侵蚀和沙漠化。最初的温带草地动物区系，由于猎杀和草地转变为农耕地及牧场，已经几乎灭绝了。大的食草动物、洞穴动物和捕食者现在在自然状况下要么灭绝了，要么就是十分稀少。为了满足兽群的迁移性行为，热带草地中的国家公园必须很大，或者必须有适合生境的走廊相连接。,相关主题,土壤形成特性和分类（见G3）生态系统格局（见S1）保育对策（见V2）初级和次级生产力（见P2）,Intensivegrazingofmanagedgrasslandscanleadtothedestructionofgrasslandcommunities,soilerosionanddesertification.Theoriginaltemperategrasslandfaunahasbeenalmostextinguishedbyhuntingandtheconversionofgrasslandstoarablecultivationandrangelands,Largeherbivores,burrowinganimalsandpredatorsarenoweitherextinctinthewildorrare.Inordertoaccommodatethemigratorybehaviorofherds,nationalparksintropicalgrasslandsmustbeverylarge,orbeconnectedbycorridorsofsuitablehabitat.,Environmentalconcerns,Relatedtopics,Soilformation,propertiesandEcosystempatterns(S1)classification(G3)Conservationstrategies(V2)Primaryandsecondaryproduction(P2),S3冻原,要点,基本区域,北极冻原（arctictundra）在北部的北冰洋和极地冰盖与南部的针叶树森林之间，形成了一个环绕极地的带。但是，较小的，生态学上相似的这种区域在高山的林线以上也有分布，称之为高山冻原（alpinetundra）,神秘的北极冻原,ThearctictundraformsacircumpolarbandbetweentheArcticOceanandthepolaricecapstothenorthandtheconiferousforeststothesouth.Smaller,butecologicallysimilarregionsfoundabovethetreelineonhighmountainsarecalledalpinetundra.,KeyNotes,Primaryregions,S3TUNDRA,气候与土壤,在一年的大多数时间里，温度都是在植物生长所需要的温度以下。降水量较低（通常每年少于250mm）而且主要以降雪的形式出现。在地面以下的一定深度，存在着永远不化的永冻层（permafrost）。较低的生产力和有限的微生物活动导致了土层很薄。,主要植被,冻原具有很低的生产力，但是却具有很高的物种丰富性。植被是由很矮的垫状和形成小丘状的植物组成。夏季日照很长并伴有较高的温度，这样使植物的初级生产力，在一年的这一时期要比冬季高一个数量级。,Thetemperaturefallsbelowthatrequiredforplantgrowthofmostoftheyear.Precipitationislow(usuallylessthan250mm)andoccursmainlyassnow.Belowacertaindepththegroundremainspermanentlyfrozenformingpermafrost.Thelowproductivityandlimitedmicrobialactivityresultinthinsoils.,Climateandsoils,Tundrahasalowproductivity,butahighspeciesrichness.Thevegetationconsistsoflow-growingmat-andhummock-formingplants.Thelongdaylengthduringthesummer,combinedwithhighertemperatures,allowsprimaryproductivityatthistimeoftheyeartobeanorderofmagnitudehigherthaninthewinter.,Majorvegetation,冻原动物,冻原严酷的季节性意味着一些动物仅在夏季才迁移到这里。永久的居住者如驯鹿是迁移性的，为了寻找充足的食物，它们在广阔的区域内迁移。,环境关系,冻原植被和土壤从干扰中恢复过来是很缓慢的。由于在冻原带发现石油，植被已经丧失以及土壤发生了侵蚀。冻原的发展控制和保护是一个世界性的问题。,相关主题,初级和次级生产力（见P2）生态系统格局（见S1）保育对策（见V2）,Theextremeseasonalityofthetundrameansthatsomeanimalsareonlypresentassummermigrants.Permanentresidentssuchasreindeeraremigratory,rangingovervastareasinordertofindenoughfood.,Tundraanimals,Tundravegetationandsoilsareveryslowtorecoverfromdisturbance.Sincethediscoveryofoilinthetundra,vegetationhasbeenlostandsosilseroded.Thecontrolofdevelopmentandprotectionofthetundraisaninternationalproblem.,Environmentalconcerns,Relatedtopics,Primaryandsecondaryproduction(P2)Ecosystempatterns(S1)Conservationstrategies(V2),S4森林,要点,基本区域,森林类型依赖于降雨和温度（纬度和高度）。北方针叶森林是寒冷气候与高海拔的象征。温带森林出现在低纬度地区，那里有充足的降雨，向赤道为热带雨林所替代。,高山针叶林,ThearctictundraformsacircumpolarbandbetweentheArcticOceanandthepolaricecapstothenorthandtheconiferousforeststothesouth.Smaller,butecologicallysimilarregionsfoundabovethetreelineonhighmountainsarecalledalpinetundra.,KeyNotes,Primaryregions,S4FORESTS,气候与土壤,北方针叶林具有漫长而寒冷的冬季同时冬季降水很少，夏季降雨很多。土壤是灰壤。温带森林的气候也是季节性的，具有很高的降雨量。土壤发育很好并且肥沃。有热带，森林气候是非季节性的并且温暖，降频繁的大雨。土壤是淋溶的、酸性的和养分贫瘠的。,Borealforestshavelong,coldwinterswithlightprecipitationinthewinterandmoreraininthesummer.Thesoilsarepodzols.Theclimateoftemperateforestsisalsoseasonal,withhigherrainfall.Soilsarewelldevelopedandrich.Inthetropics,theforestclimateisnonseasonalandwarmwithfrequentheavyrainfall.Soilsareleached,acidifiedandnutrientpoor.,Climateandsoils,主要植被,森林具有达到很高的净初级生产力和高生物量的趋势。北方森林以针叶树种为优势种，这些种类适应于降低的蒸腾蒸散量以及在结冰时组织不损坏。温带森林主要由阔叶落叶种类组成，植被复杂的层次结构导致很高的初级生产力。热带雨林的高生物多样性来自于它们漫长的年龄和复杂的物理环境。,针阔叶混交林,热带雨林,Foreststendtohaveahighnetprimaryproductivityandalsoahighbiomass.Borealforestsaredominatedbyconiferoustreespecieswhichareadaptedtominimizeevapo-transpirationandtissuedamagefromfreezing.Temperateforestsconsistmainlyofbroad-leaved,deciduousspeciesandthecomplexlayeredstructureofthevegetationleadstohighprimaryproduction.Thehighbiodiversityoftropicalrainforestsresultsfromtheirgreatageandcomplexphysicalenvironment.,Majorvegetation,森林动物,温带和北方森林养活了食草的哺乳动物（如鹿）和像狼一样的捕食种类。森林对鸟类来说是重要的栖息地，而且在温带森林里，小型的哺乳动物居住在稠密的森林下层。森林生态系统也含有范围很广的专食性和泛食性的食草昆虫。热带雨林支持了巨大的动物多样性，尤其是昆虫、两栖类、爬行类、鸟类和小型的哺乳动物。许多物种是居住在树上的，以吃果实和/或种子为生。,Temperateandborealforestssupportherbivorousmammals(e.g.deer),andpredatoryspeciessuchaswolves.Forestsareimportanthabitatsforbirdsand,intemperateforests,smallmammalswhichinhabitthedenseunderstorey.Forestecosystemsalsocontainawiderangeofspecialistandgeneralistinsectherbivores.Tropicalrainforestssupporttremendousanimaldiversity,particularlyofinsects,amphibians,reptiles,birdsandsmallmammals.Manyspeciesaretreedwelling,feedingonfruitand/orfruitand/orseeds.,Forestanimals,环境关系,砍伐热带雨林可以导致生物多样性的丧失，土壤发生水土流失。森林生物多样性代表的是全球有价值的资源，因为许多植物种类具有独一无二的对人类有益的化学特性。砍伐森林能引发全球变暖和发生洪水灾害。许多温带和北方森林正在遭受酸雨的危害。,相关主题,生态系统格局（S1）温室气体和全球变暖（W2）生物资源和基因库（V3）,扎伊尔砍伐森林,Theclearingoftropicalrainforestsresultsinbiodiversityloss,depletesthesoilandmayleadtoerosion.Forestbiodiversityrepresentsavaluableglobalresourceasmanyplantspecieshaveuniquechemicalpropertiesthatcanbebeneficialtomankind.Forestclearancecontributestoglobalwarming,andmaycauseflooding.Manytemperateandborealforestsaresufferingdamagefromacidrain.,Environmentalconcerns,Relatedtopics,Ecosystempatterns(S1)GreenhousegasesandglobalBiologicalresourcesandwarming(W2)genebanks(V3),S5荒漠、半荒漠和灌丛,要点,基本区域,热荒漠分布在北纬30和南纬30之间。半荒漠生态系统出现在并不太干旱但水分又是有限的区域。温带灌丛出现在地中海海岸周围，那里是以马基群落，即常绿高灌丛林（maquis）闻名，在南加利福尼亚是以北美夏旱灌木群落，即小槲树林（chaparral）而闻名。,山地灌木草丛,Hotdesertsarefoundaroundlatitudes30Nand30S.Semi-desertecosystemsoccurinlessaridregions,butwherewaterremainslimiting.TemperateshrublandisfoundaroundtheshoresoftheMediterraneanSea,whereitisknownasmaquis,andinsouthernCaliforniawhereitiscalledchaparral.,KeyNotes,Primaryregions,S5DESERTS,SEMI-DESERTSANDSHRUBLAND,气候与土壤,荒漠每年的降雨量少于50mm，白天炎热夜晚凉爽。土壤养分贫瘠，土层薄而且容易流失。当降雨的时候，雨水能很快的渗入地下或沿着季节性河流流走。北美夏旱灌木群落和马基群落是季节性的而且降雨少又具有很长的旱季。由于缺乏湿度和经常的火灾，分解和土壤发育都受到抑制。,Desertshavelessthan50mmofannualrainfall,hotdaysandcoldnights.Soilsarenutrientpoor,thinandfreelydrained.Whenrainfalldoesoccuritusuallypenetratesthesoilveryquicklyorrunsoverthesurfaceintemporarystreams.Chaparralandmaquisareseasonalandhavelowrainfallwithaproliongeddryseason.Decompositionandsoildevelopmentisimpededbylackofmoistureandfrequentfires.,Climateandsoils,植被,热荒漠的植被包括多刺的灌木、一年生的短命植物、地下的球茎、鳞茎和肉质植物如仙人掌。所有这些植物都具有在长期干旱的情况下生存的适应性。冷荒漠具有稠密的灌木植被和丰富的微植物区系。北美夏旱灌木群落具有小的、厚的能够抵御干旱的叶片，并且该群落被有规律的火灾所维持。,Hotdesertvegetationincludesthornyshrubs,ephemeralannuals,undergroundcormsandbulbs,andsucculents,suchascacti.Allhaveadaptationsallowingthemtosurvivelongperiodsofdrought.Cooldesertshavedensershrubvegetationandabundantmicroflora.Chaparralcontainsspecieswithsmall,thick,drought-resistantleavesandthecommunityismaintainedbyregularfire.,Vegetation,荒漠动物,爬行动物和昆虫是容易在荒漠条件下生存的。然而，一些哺乳动物包括啮齿类动物和骆驼都已经进化出了适应干旱条件的行为。半荒漠和灌丛是爬行动物、小哺乳动物和鸟类的重要栖息地。,环境关系,荒漠生产力受降雨量的限制。那里土壤是合适的，灌溉能够使荒漠转换成有生产力的农业田地。然而，荒漠灌溉能够导致盐渍化，并且为农作物而改变河道可以对其他地区的生态学产生破坏性的影响。,相关主题,生态系统格局（S1）,野骆驼,Reptilesandinsectsaremostabletosurvivedesertconditions.However,somemammals,includingrodentsandcamels,haveevolvedmeansofcopingwiththearidconditions.Semi-desertsandshrublandsareimportanthabitatforreptiles,smallmammalsandbirds.,Desertanimals,Relatedtopics,Ecosystempatterns(S1),Desertproductivitylimitedbyrainfall.Wheresoilsaresuitable,irrigationcanconvertdesertstoproductiveagriculturalland.However,desertirrigationcanleadtosalinizationanddivertingriverstocropscanhaveadevastatingimpactontheecologyofotherregions.,Environmental,S6盐水生物群系,要点,基本盐水区域,盐水生物群系包括开阔的海洋、大陆架、潮间带和珊瑚礁、盐水沼泽、潮泥滩和红树林。海洋覆盖了70%的地球表面。物理因素即潮汐、环流、温度、压力（深处的）和光强度决定着生物盐水群落的组成。,绿色长城红树林自然保护区,Thesaltwaterbiomesareopenoceans,continentalshelves,theintertidalzoneandcoralreefs,saltmarsh,mudflatsandmangroves.Oceanscover70%oftheworldssurface.Physicalfactors,namelytides,currents,temperature,pressure(depth)andlightintensity,determinethemakeupofbiologicalsaltwatercommunities.,KeyNotes,Primarysaltwaterregions,S6SALTWATERBIOMES,开阔海洋,开阔的海洋是面积最广阔的生物群系，但是它却养分贫瘠，因此，它的生产力是低的。表面的有光带，即光可以透过的地方，含有浮游植物和浮游动物。在有光带以下，生存的是食肉和食碎屑的动物，它们依靠来自上面群落的物质为生。光的水平和生产力随深度增加而降低。除了生活在热水带出口区域的繁盛的化学自养细菌群落外，海底或海底的动物区系是稀少的。,Theopenoceanisthemostextensivebiomeinarea,butittendstobenutrientpoorandhence4unproductive.Thesurfacephoticzone,wherelightcanpenetrate,containsphytoplanktonandzooplankton.Belowthephoticzonecarnivorousanddetritivorousanimalsoccur,feedingonmaterialwithdepth,Bottomorbenthicfaunaissparseexceptinregionsofhydrothermalventswherecommunitiesbasedonchemotrophicbacteriathrive.,Openoceans,大陆架,大陆架支持了最具生产力的海洋生态系统，如海藻林和渔业。多样化的珊瑚礁群落出现在温暖和非常浅的水域。珊瑚是群体动物，这些动物产生了结构复杂的钙质骨架，藻类、无脊椎动物和食草与食肉的鱼类生活在它上面。,潮间带,潮间岩石海岸被藻类所主宰。随暴露和离海洋的距离而发生藻类带和动物群落。沙滩提供了一个不稳定的、研磨的（abrasive）和养分贫瘠的基质，这种基质被滤食性的穴居动物所居住，而它们自己又是涉禽鸟类的食物。,珊瑚,Continentalshelvessupportsomeofthemostproductiveofmarineecosystems,suchaskelpforestsandfisheries.Diversecoralreefcommunitiesoccurinwarmandveryshallowwater.Coralarecolonialanimalswhichproducestructurallycomplexcalcareousskeletonsonwhichlivealgae,invertebratesandherbivorousandcarnivorousfishes.,Continentalshelves,Intertidalrockyshoresaredominatedbyalgae.Zonationofalgalandanimalcommunitieswithexposureanddistancefromtheseaoccurs.Sandybeachesprovideanunstable,abrasiveandnutrient-poorsubstrateinhabitedbyfilter-feedingburrowinganimalswhicharethemselvesfoodforwadingbirds.,Theintertidalzone,盐沼、淤泥滩和红树林,盐沼出现在防护区域，具有防护海浪的作用，它主要是由耐盐的高等植物组成。淤泥滩和江河入海口处的淤泥是很细的基质，富含有机物质和低的含氧量。它们很高的无脊椎动物密度养活了鱼类和鸟类种群。红树林在热带区域取代了盐水沼泽，并且支持了丰富的动物区系。,乌尤尼盐沼,Saltmarshoccursinshelteredareasprotectedfromwaveactionandisdominatedbysalt-toleranthigherplants.Mudflatsandestuarinesiltsarefinesubstratesrichinorganicmatterandlowinoxygen.Theirhighinvertebratedensitysupportsfishandbirdpopulations.Mangroveforestsreplacesaltmarshintropicalregionsandsupportarichfauna.,Saltmarsh,mudflatsandmangroves,环境关系,开阔海洋被用作倾倒许多污染物的场所，这些污染物包括油、污水、碳氢化合物和金属。一些污染物在食物链中被放大而污染鱼类资源。潮间的娱乐和商业活动已经导致生境的破坏和污染。挖泥、污水污染和过度捕鱼已经引起珊瑚礁的退化。,相关主题,渔业与捕鲸业（见T2）,Relatedtopics,Fishingandwhaling(T2),Theopenoceanisusedasadumpinggroundfornumerouspollutants,includingoil,sewage,hydrocarbonsandmetals.Somebecomemagnifiedinthefoodwebandcancontaminatefishstocks.Recreationalandcommercialdevelopmentofintertidalregionshasledtohabitatdestructionandpollution.Dredging,sewagepollutionandover-fishinghavedegradedcoralreefs.,Environmentalco