《生态系统及其功能》PPT课件.ppt

35生态系统及其功能 35 1生态系统的基本结构 1 食物链相互交叉形成食物网生产者所固定的能量通过一系列的取食和被取食关系在生态系统中传递 生物之间存在的这种单方向的营养关系就称为食物链 由于能量的每次传递都会损失大量能量 所以食物链通常只由4 5个环节组成 如鹰捕捉蛇 蛇吃小鸟 小鸟捕食蝗虫 蝗虫吃草 在任何生态系统中都存在着两种类型的食物链 即捕食食物链和腐食食物链 北极岛屿简单的食物网 食物链的每一个环节都与周围的很多生物有着错综复杂的普遍联系 这种联系像一个无形的网把所有生物都包括在内 使它们之间都有着直接或间接关系 这就是食物网 食物网越复杂生态系统就越稳定 食物网越简单生态系统就越容易发生波动和毁灭 2 生态学家为什么要提出营养级和生态金字塔的概念营养级的概念是在食物链和食物网的基础上提出来的 是为了使生物之间复杂的营养关系变得更加简明和便于定量地对能量流动和物质循环进行分析 一个营养级是指处于食物链某一环节上的全部生物种的总和 例如 所有绿色植物都位于食物链的起点 它们构成了第一个营养级 所有以植物为食的动物都归属第二个营养级 即植食动物营养级 第三个营养级则包括全部以植食动物为食的肉食动物 以此类推可以有第四个和第五个营养级等 生态金字塔是指各营养级之间的某种数量关系 这种数量关系可以采用个体数量单位 生物量单位或能量单位表示 采用这些单位所构成的生态金字塔分别称为数量金字塔 生物量金字塔和能量金字塔 能量金字塔表达营养结构最全面 确切表示食物通过食物链的效率 永远是正塔型数量金字塔过分突出小生物体的重要性生物量金字塔过分突出大生物体的重要性 3 生物圈是地球上最大的生系统生物圈是指地球有生物存在的部分 它是地球表面不连续的一个薄层 其高度最高可达到离地面10000m处或更高 最低可达到地下植物最深的根际处 地下洞穴的最深处和海底热火山口的深度 35 2生态系统中的生物生产力 1 初级生产量是生态系统的基石初级生产量是指绿色植物借助光合作用所制造的有机物质 这是生态系统中最基本的能量固定 具有奠基石的作用 消费者和分解者都直接间接依赖初级生产量为生 因此没有初级生产量就不会有消费者和分解者 也就不会有生态系统 2 次级生产量是消费者生产的有机物质次级生产量是指动物靠吃植物 吃其他动物和吃一切现成有机物质而生产出来的有机物 包括动物的肉 蛋 奶 毛皮 血液 蹄 角以及内脏器官等 次级生产量要依靠植物在光合作用中所生产的有机物质 35 3生态系统中的能量流动和物质循环 1 能量在流动过程中的传递效率很低当能量沿着一个食物链流动时 测定食物链每一个环节上的能量值就可以获得生态系统内一系列特定点上能流的准确资料 F B G0lley曾对一个由植物 田鼠和鼬3个环节组成的食物链进行了定量的能流分析 2 物质循环可分为3种不同类型能量流动和物质循环是生态系统的两大基本功能 能量流动是单方向不可逆的 而物质的流动则是循环式的 各种物质和元素是不灭的 都可借助其完善的循环功能被生物反复利用 对于一个封闭的和功能完善的生态系统来说 无需从外界获得物质补给就可长期维持其正常功能 3 水的全球循环带动着所有其他物质的循环水和水循环对于生态系统具有特别重要的意义 水中携带着大量各种化学物质周而复始地循环 极大地影响着各类营养物质在地球上的分布 水的主要循环路线是从地球表面通过蒸发进入大气圈 同时又不断从大气圈通过降水而回到地球表面 每年地球表面的蒸发量和降水量是相等的 但陆地的降水量大于蒸发量 而海洋的蒸发量大于降水量 因此陆地每年都把多余的水通过江河源源不断地输送给大海 以弥补海洋大量的亏损 4 碳的全球循环对生命至关重要碳对生物和生态系统的重要性仅次于水 它构成生物体干重的49 碳分子独一无二的特性就是可以形成一个长长的碳链 这个碳链为各种复杂的有机分子 蛋白质 磷酯 糖类和核酸等 提供骨架 碳不仅构成生命物质 还构成各种非生命化合物 5 大气中的氮不能直接被植物利用氮是构成生命蛋白质和核酸的主要元素 因此它与碳 氢 氧一样在生物学上具有非常重要的意义 在各种元素的生物地球化学循环中 氮的循环是最复杂的 其循环功能极为完善 虽然氮在大气圈中的含量远远高于C02 但氮却不能直接被植物利用 生物也从不会以氮气的形式排放氮废物 35 4人类活动对生物圈的影响 1 大量排放CO2导致全球变暖长期以来大气中CO2的浓度是0 028 但工业革命以来 特别是从20世纪以来 主要由于煤 石油和天然气的大量燃烧 致使CO2的全球平衡受了严重干扰 到1996年地球大气中CO2的体积分数已从0 028 增加到了0 035 目前人类每年大约要向大气中排放2 0 1010tC02 其中美国排放量占23 7 中国占13 6 俄罗斯7 0 日本5 2 德国4 0 印度3 6 和英国2 6 大气中CO2增加会通过温室效应影响地球的热平衡 使地球变暖 20世纪初与20世纪60年代相比 北半球的平均温度上升了0 5 按目前趋势发展下去 到2100年地球温度可能要上升3 4 地球温度升高首先会使南极的冰盖开始融化 据科学家研究 在过去40年间已经有4 1 l04km 的冰融化 使地球海平面上升了13cm 根据联合国专家推算 海平面只要升高50cm就将使5000万至l亿人口受到海潮和水灾的威胁 一些岛屿将会被淹没 热带疾病的传播范围将扩大等 地球变暖还会引起大气环流气团向两极推移 改变全球降雨格局 影响农业生产 2 臭氧减少是潜在的全球性生态灾难在距地球表面15 20km处的平流层中 臭氧 O3 的含量非常丰富 它有选择地吸收对人体和生物有致癌和杀伤作用的紫外线 X射线和 射线 从而保护着人类和其他生物免受短波辐射的伤害 人类的活动正在干扰和破坏着大气圈上层臭氧的自然平衡 使臭氧的分解过程大于生成过程 从而正在造成一种潜在的全球性环境危机 目前人类正在使用一类危险的化合物氟利昂 CFCL3和CFzCIJ2 它们被广泛用于各种喷雾器的雾化剂 除臭剂和制冷剂 3 全球各地普降酸雨酸雨是燃烧煤 石油和天然气所产生的S02和N0与大气中的水结合而形成的产物 酸雨中所含的酸主要是硫酸和硝酸 这些悬浮在大气中直径只有1 m的硫酸和硝酸微粒随着雨雪回降到地面就是酸雨 4 江河湖海受到普遍污染被人类排放到水体中的污染物包括以下8类 即家庭污水 微生物病原菌 化学肥料 杀虫剂 除草剂和洗涤剂 其他矿物质和化学品 水土流失的冲积物 放射性物质和来自电厂的废热等 每一种都会带来不同的污染 使越来越多的江河湖海变质 使引用水的质量越来越差 单化肥一项就常常造成水体富养化 使很多湖泊变成了没有任何生物的死湖 5 物种灭绝速度加快和生物多样性下降人类活动曾造成大量野生生物的灭绝 旅鸽一度是地球上数量最多的鸟类 19世纪初其数量曾多达50亿只 但到1900年野生旅鸽就已完全绝迹了 最后一只旅鸽也于1914年9月1日死于辛辛那提动物园 19世纪末在北美大草原生活着6000多万头美洲野牛 人们为了猎取牛皮而大量猎杀 最后一头野牛于1889年在科拉罗多被射杀 1741年首次在白令海海峡发现的大海牛是世界上体型最大的海牛 但是只经过了二十几年的掠夺性屠杀 到了1768年就被人类全部捕尽杀绝了 我国特产动物麋鹿 首先在我国发现的野马以及欧洲野牛和鲇鹿都遭到了和美洲野牛同样的厄运 野马自从1947年捉到最后一匹就再也没有人看到过野生的野马了