生态学第十三到十四章

1、第13章 生态系统中的物质循环,1 物质循环的一般特征 2 全球水循环 3 碳循环 4 氮循环 5 磷循环 6 硫循环,1 物质循环的一般特点,生态系统的物质循环：是指无机化合物和单质通过生态系统的循环运动 一般特点： 1 和能量流动同时进行 2 生物固定的能量通过生态系统只有一次，物质可以循环使用 3 太阳能取之不尽，物质供应不恒在。,无机化合物和单质在生态系统之间的输入和输出，它们在大气圈、水圈、岩圈之间以及生物间的流动和交换称生物地球化学循环。,物循环的分室模型 库：是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量的某种化合物所构成 流通率：单位时间、单位面积/体积的物质转移量,生物地球

2、化学循环的三大类型： 水循环 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 气体型循环 贮存库是大气和海洋 有气体形式的分子参与循环过程 循环速度比较快，例如CO2、N2、O2等 沉积型循环 贮存库是岩石、土壤和沉积物 没有气体形式的分子参与循环过程 循环速度比较慢，时间要以千年计算，例如P、Ca、Na、Mg等,2 水循环,由太阳能推动，大气、海洋和陆地共同形成的一个全球性水循环系统，是地球上各种物质循环的中心循环 水循环的两种方式：降水、蒸发,地球表面的总水量大约为14亿km3 其中大约有97%包含在海洋库中 淡水中： 两极冰盖29 000 km3 地下水8 000 km3 湖泊河流1

3、00 km3 土壤水分100 km3 大气中水13 km3 生物体中水1 km3,数字单位:103 km3/a,3 碳循环,全球C贮存量约为261015 t ，绝大部分90%以上以碳酸盐的形式禁锢在岩石圈中。 而只有7500109吨是以有机态埋藏在地下(如煤、石油)。生物可直接利用的碳是水圈和大气圈中以CO2形式存在的C,碳的重要性： 1 生命元素; 2能量流动 3 人类活动对碳循环造成严重影响，引起气候变化的主要原因 主要循环过程: 1 生物的同化和异化过程 2 大气和海洋间的CO2交换 3 碳酸盐的沉淀作用,2020/9/2,海洋和大气CO2调节,CO2,CO2溶 于海水,H2CO3,水体

4、中生物,H+CO32-,CaCO3,海底沉积物,4 氮循环,氮的重要性 生物可利用的氮的形式：NO32-、NO22-、NH4+ 氮循环中的主要作用途径 固氮作用 3 条途径： 闪电、宇宙射线、火山爆发等高能固氮，形成氨或硝酸盐，随降雨到达地面，为8.9kg/hm2a 工业固氮（化肥制造），目前全世界已达1108t 生物固氮（最重要途径），为100200kg/km2a 氨化作用 由氨化细菌和真菌的作用将有机氮分解成为氨与氨化合物 硝化作用 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 反硝化作用 也称脱氨作用，反硝化细菌将亚硝酸盐转变成大气氮，回到大气库中 请看P250,“蓝婴病”

5、水体富营养化（+磷） 土壤酸化（+硫） “笑气”,人工固氮是双刃剑！,特点：（1）P无任何形式的气体化合物，是典型的沉积型 （2）具有两种存在相：岩石相，溶盐相 （3）循环：起始于岩石风化，终止于水中沉积 土壤酸度影响植物对磷的利用：pH67时才能被利用,5 磷循环,磷的全球循环示意图,特点： （1）主要蓄库是 岩石圈，但有时可自由移动于 大气圈（有气态化合物SO2） （2）具有两个循环阶段： 沉积阶段（时间较长） 气体阶段（时间较短）,6 硫循环,ACID RAIN IN THE WORLD,DDT（二氯二苯三氯乙烷） DDT是一种人工合成有机氯杀虫剂，它的问世，对农业的发展起了很大作用，但

6、它是有机毒物 生态系统通过两个途径吸入人类喷洒的DDT并通过食物链加以富集： 通过植物茎叶、根系进入植物体 草食动物吃肉食动物，逐级浓缩； 喷洒的DDT落入地面经土壤动物吃用富集陆上动物，逐级浓缩 营养级越高，富集能力越强，积累量越大。其危害主要是影响生殖，导致人类、动物产生怪胎,有毒有害物质循环实例,水体中的DTT浓度约为0.00005ppm 浮游生物 0.04 ppm 刚毛藻 0.08 ppm 网茅 0.33 ppm 螺 0.26 ppm 蛤 0.42 ppm 鱼 1.24 ppm 燕鸥 3.42 ppm 河鸥幼体 55.3 ppm 成体18.5 ppm 秋沙鸭 22.8 ppm 鹭鸟 2

7、6.4 ppm 银鸥 75.5 ppm 图 DDT在食物链中的生物放大,鹈鹕等食鱼鸟： 吃了富集DDT（或DDT分解产物DDE）的鱼，由于DDT影响钙的代谢，卵壳很薄。鹈鹕孵卵时，卵常因经不起鹈鹕身体的重量而被压碎，因而鹈鹕数量减少 动物及人等：DDT均侵袭其神经和生殖系统 美国：60年代初期，有些地区人体脂肪中DDT的平均浓度超过12ppm（全国总平均浓度接近8ppm） 全世界：从1972年起，已有效地禁止DDT的使用，但有些DDT仍然会在我们的环境中残留到2020年,第14章 地球上生态系统的主要类型及其分布,一、陆地生态系统分布的基本规律 二、淡水生态系统的类型及其分布 三、海洋生态系统

8、的类型及其分布 四、世界陆地主要生态系统及其分布 （包括我国各类生态系统的特点及分布）,一、陆地生态系统分布的基本规律,1，植被分布的纬向地带性与经向地带性,地带性植被,纬向地带性,经向地带性,2，世界植被水平分布的一般规律性,在南半球没有和北半球相对应的北方针叶林及苔原带 。,生物群落带大致与纬线平行。,在北纬40和南纬40之间由于信风的影响，使得西侧 为干旱区域，东侧为湿润的森林区域。,在亚热带，荒漠伸展到海岸，而在南半球，它们只限于 沿海地区。,欧亚大陆（包括北非）植被地理分布规律,西欧北非系列（大陆西部）：由北向南更替的植被带为,冻原泰加林（寒温性针叶林）针阔叶混交林落叶阔 叶林硬叶常

9、绿林和灌丛亚热带、热带荒漠热带稀树 草原热带雨林。,东欧西西伯利亚中亚阿拉伯系列（大陆中部）,冻原泰加林温带草原温带荒漠亚热带荒漠。,东亚系列（大陆东部）,冻原泰加林针阔叶混交林落叶阔叶林常绿阔叶林 季雨林雨林。,以上为纬度地带性。,经向变化规律：,东欧平原表现最为清楚 。,植被自西北至东南，依次为：冻原森林冻原泰加林针 阔叶混交林落叶阔叶林森林草原草原荒漠。,北美洲植被的经向变化也表现的非常明显。,从东向西，植被依次更替为森林草原荒漠森林。,中国植被分布的水平地带性规律,植被的经度地带性规律：,植被的纬度地带性规律：,东部湿润森林区,植被自北向南依次分布着针叶落叶林温带针叶落叶阔叶 林暖温带

10、落叶阔叶林北亚热带含常绿成分的落叶阔叶 林中亚热带常绿阔叶林南亚带常绿阔叶林热带季雨 林、雨林。,西部：温带半荒漠、荒漠带暖温带荒漠带高寒荒漠带高寒草原带高原 山地灌丛草原带。,3，植被分布的垂直地带性,植被垂直带性：植被带大致与山坡等高线平行，并且具有一 定的垂直厚（宽）度。,植被垂直带谱（结构）：山地植被垂直带的组合排列和更迭 顺序形成一定的体系。,例如：,长白山植被垂直带结构自下而上依次为： 落叶阔叶林针阔叶混交林寒温性常绿针叶林矮曲 林高山冻原。,大陆型的垂直带谱，每一个带所处的海拔高度，比海洋型同 一植被带的高度要高些，而且垂直带的厚度变小。,从低纬度的山地到高纬度的山地，构成垂直带

11、谱的带的数量 逐渐减少，同一个垂直带的海拔高度逐渐降低，到冻原带， 山地植被和平地植被同属于一个类型。,4，局部地形对植被的影响,坡度和坡向对植被的分布具有很大的意义。,植物地理预测法则：根据南坡或北坡的植被可以预测更南或 更北地区平地植物种或平地植物群落。,二、淡水生态系统的类型及其分布,淡水群落一般分为流水和静水两大群落类型。,组成我国淡水（湖泊、河流）植被的高等植物总数在50种以上。 南方和北方有许多种类是共同的，但总的说来，南方的种类较 多，区系比较丰富。 如：,蓖叶眼子菜、线叶眼子菜、水竹叶、眼子菜、穿叶眼子菜、苦草、细叶水 毛茛、金鱼藻、浮萍、紫萍、水蕨、水车前、满江红、菱 等等。