基础生态课件12

李永强山东农业大学资源与环境学院Tel 0538 8241371E mail lyqlinda 普通生态学 GeneralEcology 04 54 23 2 第五章生态系统生态学 第一节生态系统的一般特征第二节生态系统的能量流动第三节生态系统的物质循环 04 54 23 3 5生态系统的反馈调节和生态平衡 反馈负反馈正反馈生态平衡 04 54 23 4 1生态系统的生物生产 生物生产的基本概念生物生产生物量与生产量初级生产总初级生产与净初级生产初级生产的生产效率光合效率 效能 太阳能量进入生态系统的效能 影响初级生产的因素初级生产量的测定方法次级生产次级生产的基本特点次级生产量的测定方法 第二节生态系统的能量流动 04 54 23 5 次级生产的基本特点 次级生产过程模型 食物资源 未采食 拒食 未食 粪便 Fu 呼吸 R 分解 被采食 可利用 食用 C 同化 A 动物产品产生能量 P 潜在能量 保持能量 损失能量 C A FuA P RC P Fu RP C Fu R 04 54 23 6 次级生产的生态效率 1 消费效率消费效率 n 1营养级的消费能量 n营养级的净生产量草原生态系统中的植食动物与森林生态系统中的植食动物2 同化效率同化效率 被植物固定的能量 植物吸收的日光能或 被动物消化吸收的能量 动物摄食的能量肉食动物与植食动物3 生产效率7天连锁酒店生产效率 n营养级的净生产量 n营养级的同化能量大型动物的生长效率要低于小型动物林德曼效率 Lindemansefficiency 是指n 1营养级所获得的能量占n营养级获得能量之比 04 54 23 7 2生态系统中的分解 分解的性质死有机物逐步降解的过程 包括三个过程交叉进行 相互影响 分解过程的特点和速率 7天连锁酒店取决于三方面因素 04 54 23 8 3生态系统的能流过程 自学 生态系统能流分析可以在哪几个层次上进行及能流研究的原理 银泉和CedarBog湖的能流的特点 04 54 23 9 第三节生态系统的物质循环 1生物地化循环的基本概念 2水循环 3气体型循环 4沉积型循环 04 54 23 10 生物地化循环 biogeochemicalcycle 生物地 球 化 学 循环的概念生物地化循环可以用库和流通率两个概念来描述 为了衡量库的特征 以入周转率 周转时间 04 54 23 11 生物地化循环 biogeochemicalcycle 生物地化循环的类型水循环气体型循环沉积型循环影响物质循环速率的因素有哪些 04 54 23 12 影响物质循环速率的因素有 1 元素的性质 2 生物的生长速率 3 有机物质腐烂的速率 4 人类活动的影响 04 54 23 13 2水循环 水循环的意义 水是所有营养物质的介质 生态系统中所有的物质循环都是在水循环的推动下完成的 水是地质变化的动因之一 04 54 23 14 为什么高处往往比较贫瘠 低地比较肥沃 由于携带着各种营养物质的水总是从高处往低处流动 所以高处往往比较贫瘠 低地比较肥沃 例如沼泽地和大陆架就是这种最肥沃的低地 也是地球上生产力最高的生态系统之一 污染问题 04 54 23 15 水循环示意图 某地水循环示意图 ClodiusandKeller 1951 04 54 23 16 人类活动对水循环的影响 04 54 23 17 3气体型循环 gaseouscycle 氧循环碳循环氮循环特点是贮存库主要是大气和海洋 循环功能完善 其循环具有明显的全球性 元素或化合物可以转化为气体形式参与循环过程 气体循环速度比较快 例如CO2 N2 O2等 物质来源充沛 不会枯竭 04 54 23 18 碳循环 carboncycle 碳库碳循环的意义 碳是构成生物有机体的最重要元素 生态系统碳循环研究是系统能量流动的核心问题 人类活动通过化石燃料的大规模使用 造成了对碳循环的严重影响 可能是当代气候变化的重要原因 04 54 23 19 TheCarbonCycle Reservoirs Processes Locations TrophicLevels Organisms CO2inatmosphere reservoir Producers Consumers Wastes Deadbodies Soilbacteria detritusfeeders CO2inatmosphere reservoir Consumers Wastes Deadbodies Soilbacteria detritusfeeders CO2inatmosphere reservoir Wastes Deadbodies Soilbacteria detritusfeeders CO2inatmosphere reservoir Respitation CO2inatmosphere reservoir Burningoffossilfuels CO2inatmosphere reservoir Fire CO2inatmosphere reservoir 04 54 23 20 海洋和大气CO2调节 CO2 CO2溶于海水 H2CO3 水体中生物 H CO32 CACO3 海底沉积物 04 54 23 21 04 54 23 22 碳循环 carboncycle 温室效应 大气中对长波辐射具有屏蔽作用的温室气体浓度增加使较多的辐射能被截留在地球表层而导致温度上升 温室气体主要包括 二氧化碳 CO2 甲烷 CH4 氟氯碳化物 CFCs 氧化亚氮 N2O 六氟化碳 SF6 全氟碳化物 PFCs 氢氟碳化物 HFCs 等 04 54 23 23 溫室效应的影响 1996年联合国气候变化政府间专家委员会 IPCC 评估报告 二氧化碳浓度已从工业革命前的280PPMV增加至1994年的358PPMV 预估2100年时全球平均地面气溫 将比1990年上升1 0 3 5 海平面將上升15 95公分 全球气候与生态环境将产生下列变化 海平面上升 淹沒陆地 全球气候经常发生暴雨或干旱 土地沙漠化 生态环境改变 04 54 23 24 联合国气候变化框架公约第三屆缔约国大会 1997年12月1日至11日于日本京都举行 共有一百五十九个缔约国及二百五十个非政府组织參加 总人数超过一万人 京都议定书 04 54 23 25 04 54 23 26 去向不明 的二氧化碳有了着落 方精云等人的研究成果也为 二氧化碳去向不明 现象的解释提供了新思路 据测算 人类活动每年释放出的二氧化碳为70亿吨 有30亿吨至34亿吨排放到大气中 20亿吨被海洋吸收 由于陆地生物圈与大气圈之间碳循环处于平衡状态 因而剩下的16亿吨至20亿吨二氧化碳则 去向不明 方精云指出 北半球高纬度陆地生态系统 是世界环境的 净化器 对大气中的二氧化碳起到了巨大的吸收 存储作用 04 54 23 27 氮循环 nitrogencycle 1 固氮作用 1 闪电 宇宙射线 火山爆发等高能固氮 形成硝酸盐 2 工业固氮 400摄氏度 200大气压下 3 生物固氮 固氮菌 与豆科植物共生的根瘤菌和蓝藻等自养和异养微生物 04 54 23 28 氨化作用 由氨化细菌和真菌的作用将有机氮分解成为氨和氨化合物 氨溶水成为NH4 为植物利用 硝化作用 在通气良好的土壤中 氨化合物被亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌氧化为亚硝酸盐和硝酸盐 供植物吸收利用 反硝化作用 反硝化细菌将亚硝酸盐转变成大气氮 回到大气库中 04 54 23 29 氮循环 nitrogencycle 陆地陆地 其它动植物 蓝藻 浅层死有机物 溶解死有机物 土壤中无机氮库 丢失于深层沉积中 动植物活体 共生或自由生活的固氮微生物 死有机体 陆地 河流带走 生物固氮 大气库N2 大气库HN3 NO NO2 N2O 工业固氮 汽车 化肥 电厂 脱氮 闪电 化学反应 海洋 火山作用 降水 大气 04 54 23 30 4沉积型循环 sedimentarycycle 磷循环硫循环特点是贮存库主要是岩石 沉积物 土壤等 循环过程缓慢 循环是非全球性的 容易出现局部短缺 04 54 23 31 磷循环 phosphoruscycle 沉积型循环 沉积物中的磷 约为土壤和海洋中千倍以上 陆地 海洋 死有机物 土壤中的无机磷 活有机物 死有机物 深海的磷 活有机物 捕鱼 鸟粪 悬浮在水中随河水带走 摄取 排泄死亡 下 沉 分解 沉积 溶解于水 上升风化 开采 摄取 排泄死亡 上涌 河流运输 河流运输 04 54 23 32 硫循环 sulfurcycle 陆地 海洋 沉积物 CaSO4 FeS2 溶解的SO42 SO2 H2S S CaSO4 FeS2 死有机物 活有机物 SO42 降水SO2 SO42 扩散 海浪SO42 大气 上升 分化 SO2 FeS2 死有机物 活有机物 SO42 H2S S 分解 化肥工业SO42 摄取 扩散 火山活动H2S SO2 SO42 植物摄取SO2 SO42 降水SO2 SO42 化石燃烧 SO2 H2S SO2 SO42 04 54 23 33 04 54 23 34 伦敦烟雾事件 伦敦1952年2月5日到8日 雾大无风 家庭和工厂排出的烟尘经久不散 大气中SO2含量3 8毫克 立方米 烟尘4 5毫克 居民普遍呼吸困难 咳嗽 喉痛 呕吐和发烧 4天内死亡约4000人 04 54 23 35 生物地化循环与人体健康 地方病 自然界由于环境条件的不同 地表元素发生迁移 常造成一些元素在地表分布的不均 这种生物地化循环时常导致某些生态系统中生命元素含量的异常 或不足 或过剩 从而造成植物 动物乃至人类的疾病 这种疾病常呈区域性 故称 地方病 微量元素循环 地方病大多数与微量元素有关 碘的循环与分布特点 碘由陆地随水进入海洋 由海洋逸出进入大气 再通过降水进入陆地 形成一个大循环 在生物中 通过海洋 陆地两个食物链保持碘的生态平衡 山区少于平原 平原少于沿海 沿海少于海洋 微量元素与人体健康 碘缺乏 缺碘症 甲状腺肿大 智力低下 影响胎儿发育等 硒缺乏 引起克山病 大骨节病 也被认为是引起癌症的主要因素 有毒有害物质循环 04 54 23 36 第四节生态系统中的信息及其传递 生态系统的功能除了体现在生物生产过程 能量流动和物质循环外 还表现在系统中各生命成分之间存在着信息传递 信息传递是双向的 环境是生态系统的一种信息源 生态系统中包含多种多样的信息 大致可分为物理信息 化学信息 行为信息和营养信息 04 54 23 37 1 物理信息及其传递光信息 光强弱 光质 光照时间长短是重要的光信息 太阳能是光信息的重要初级信源 声信息 鸟类婉转多变的叫声 蝙蝠 鲸类发达的声纳定位系统 电信息 特别是鱼类 大约有300多种能产生0 2 2伏微弱电压 电鳗产生的电压能高达600伏 磁信息 鱼类遨游迁徙于大海 候鸟成群结队长途飞行 都靠动物自己的电磁场与地球磁场互相作用确定方向 方位 04 54 23 38 2 化学信息及其传递动物和植物间的化学信息植物产生气味 不同动物对植物气味有不同反应 蜜蜂取食与传粉靠植物的化学信息息素 动物之间的化学信息动物通过外分泌腺向体外分泌某些信息素 动物可利用信息素标记所表现的领域行为 动物向体外分泌性信息素 以沟通种内两性个体的性信息素交流 植物之间的化学信息化学他感作用 有亲和性的 也有相互拮抗性的 04 54 23 39 3 行为信息和营养信息许多植物的异常表现和动物异常行动传递了某种信息 可通称行为信息 生态系统中 生物的食物链是一个生物的营养信息系统 04 54 23 40 第六章应用生态学 一 全球变化二 生态系统服务 04 54 23 41 全球变化 这些由于人类活动直接或间接造成的全球生态环境的恶性变化倍受当今科学界 各国政府及公众关注 简称全球变化 Globalchange 全球变暖 指地球表层大气 土壤 水体及植被温度年际间缓慢上升 第六章应用生态学 04 54 23 42 厄尔利诺和拉尼娜现象 经向大气循环 通常在每年的圣诞节期间在秘鲁西海岸出现暖流 因此称ElNino 义为Christchild 在东热带太平洋出现的海面温度低 平均气压较高的现象称LaNina 在此期间 太平洋形成的风暴向西移动 04 54 23 43 全球变化的主要现象 温室气体浓度增加全球气温升高海平面上升臭氧层的破坏土地利用和覆盖变化 04 5