森林生态学汇总.docx

森林生态学森林生态学 PPTPPT 汇总汇总EXAM:EXAM:名词解释名词解释 10*310*3、简答、简答 5*65*6、论述、论述 2*202*202021-08-172021-08-17 生态学会讲座生态学会讲座一、全球变暖是-“不可无视真相-联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)还是“世纪大骗局？-一些科学家及非政府国际气候变化专家小组NIPCC两种观点，你赞成哪一方？提问 1历史时期一万年以来历史时期一万年以来：波动上升，有时为温暖期，有时为寒冷期：波动上升，有时为温暖期，有时为寒冷期事实告诉我们-变暖是真而且确实是全球性二、全球变暖原因-温室效应加剧温室效应：太阳发出短波辐射透过大气层到达地面，使地表温度上升，发出长波辐射，大气中温室气体对短波吸收很弱，而对长波辐射吸收很强。因此地表从太阳辐射获得热量相对多，而散失到大气层以外热量相对少，地球外表温度得以维持，这就是大气温室效应。温室效应使地球外表温度提高了 25 度，否那么地球将是一个寒冷星球！温室气体:二氧化碳 CO2、甲烷 CH4、一氧化碳 CO、臭氧 O3、CFC11、CFC12、四氯化碳 CCl4、一氧化氮 NO大气中 CO2 浓度急剧增加原因主要有两个：首先，随着工业化开展人口剧增，人类消耗矿物燃料迅速增加燃烧产生 CO2 释放进入大气层，使大气中 CO2 浓度增加；其次，森林、植被减少，使全球总光合作用减小，从而增加了 CO2在大气中积累。三、全球气候变暖危害三、全球气候变暖危害全球平均海平面每年上升 12mm极端气候出现频率增加非极地冰川大范围缩小，雪盖面积下降，永久性 冻土退化厄尔尼诺事件更频繁和强烈动植物生长范围向高海拔移动，生长周期和习性随之变化，粮食平安受到威胁第一个因全球变暖而将要消失国家-图瓦卢如果任由全球变暖、海平面上升，50 年后，图瓦卢人难在故土找到一块立足之地。2021 年 10 月 17 日，马尔代夫召开全球首次“水下内阁会议，以凸显全球变暖对这个地球上地势最低国家威胁马尔代夫位于印度洋，由一系列珊瑚礁组成，其中 80%陆地海拔不到一米。海平面上涨或许会在一个世纪内淹没这个印度洋岛国。2 2、极端气候出现频率增加、极端气候出现频率增加干旱：西南旱灾洪涝灾害：1998 年长江洪水成因气候异常:2021 南方冻雨2021 年寒冬里雷雨与冰雹极冷和极热海洋升温，台风、飓风猛烈飓风卡特里娜3、非极地冰川大范围缩小，雪盖面积下降，永久性 冻土退化4 4、厄尔尼诺事件更频繁和强烈、厄尔尼诺事件更频繁和强烈厄尔尼诺现象根本特征是太平洋沿岸海面水温异常升高，海水水位上涨，并形成一股暖流向南流动。它使原属冷水域太平洋东部水域变成暖水域，结果引起海啸和暴风骤雨，造成一些地区干旱，另一些地区又降雨过多异常气候现象。至 1997 年 20 年来厄尔尼诺现象分别在 7677 年、8283 年、8687 年、9193 年和 9495 年出现过 5 次。19821983 年间出现厄尔尼诺现象是本世纪以来最严重一次，在全世界造成了大约 1500 人死亡和 80 亿美元财产损失。进入 90 年代以后，随着全球变暖，厄尔尼诺现象出现得越来越频繁。5、动植物生长范围向高海拔移动，生长周期和习性随之变化，粮食平安受到影响生物锐减。全球变暖打乱了不同物种间成百上千万种处于微妙平衡中生态关系。瑞士南部每年出现地面霜冻现象天数骤降，而同时，入侵外来物种数量那么急剧上升，它们迅速占据了新创造出来生态位置。世界上许多物种如今正受到气候变化威胁，其中有一局部已经灭绝。科学家认为，最近几十年气候变暖导致了带菌者和疾病在纬度上转移。随着温度升高，带菌者繁殖速度、数量增长和咬伤动物次数也增加了；寄生虫生长速度加快，传染期加长。在温带，冬季将会更短、气温将会更温和，这就增加了疾病传播率。在热带海洋，夏季更加炎热，可能使寄主在热度压力下更加容易受到影响。全球变暖使得高纬度地区更适合粮食种植，而中低纬度地区那么面临减产威胁。据俄罗斯新闻网 11 月 16 日报道，多年来，生活在北极圈内爱斯基摩人一直以海豹、驯鹿、北极熊及北冰洋鱼类为食。而近年来，随着全球气候变暖，北极地区冰层开场大面积融化，那里自然环境发生了巨大变化，海豹和北极熊等动物由于不能适应环境突变，它们数量在锐减。这一变化正越来越严重地威胁爱斯基摩人食物来源。四、气候变化适应对策技术层面上一些奇思妙想技术层面上一些奇思妙想遮蔽太阳光提问 9：太阳盾、在大气中释放二氧化硫远离太阳，降低光照增加碳汇储存二氧化碳能力：人造树保冷毯防止冰川消融实验成功1、美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室厄尔利设想“太阳盾：所谓“太阳盾，实际上是一个直径达 2000 公里巨型反射镜。按照厄尔利设想，“太阳盾被发射到太空后，可以安放在“拉格朗日点上，面朝太阳，拒太阳光于数百万公里之外。在这一位置上，太阳和地球引力相互抵消，因而可以自由调整“太阳盾角度，使其能发挥“空调作用。除了“太阳盾，科学家们还有其他一些方案。可以将成群结队小型太阳反射镜发射到近地球轨道上遮蔽阳光，从而抵消全球变暖。该方案是发射多达 5 万个小反射镜，每个直径100 米，其目是挡住 1.8%太阳光。美国国家科学院还认为，利用大炮、火箭等将具有降温作用二氧化硫微粒发射到大气层上方或近地轨道，也可以获得同样效果。最近，科学家又提出，发射微粒可以不一定是二氧化硫，也可以是小金属片、有机染料或镀银小型氢气球，只要能反射太阳光就可以。这些科学家认为，采用这种方法只要花上几十亿美元，本钱还算是低。2、面对全球气温不断升高，导致气候反常，美国科学家打算采用前所未有做法使地球降温，就是把地球“推往较凉爽地方离太阳远一点，藉此化解温室效应，以及太阳变热而对地球造成危害。这个狂想是由美国太空总署一班科学家提出。当中劳克林博士说：“这是透过高度准确计算，做到借力打力，四两拨千斤。在构思中，科学家会向彗星或小行星发射火箭，小心调较它们轨道，让它们与地球擦身而过时，把局部引力能量(gravitational energy)传送给地球，从而令地球速度加快，进入离太阳更远轨道。3、人造树：“人造树在外形上有些像树，也有点像插在棍子上一个散热器。在设计上，它们会像树一样吸收二氧化碳(人类活动产生最主要温室气体)并储存起来。它们看上去像挂着百叶窗门桩，功能那么与植物光合作用一样。人造树比真实树木在吸收碳效果好上千倍，据统计，10 万棵人造树即可捕捉整个英国家庭、运输和轻工业碳排量，而 500 万棵即可应对全世界碳排量。哥伦比亚大学福克斯教授说：“这项技术值得被肯定，因为它大大提高了碳吸收效率。同一所大学莱克纳教授估计，生产一棵人造树本钱是 2 万美元(约合人民币 13.5 万元)。4、加拿大阿尔博塔大学工程技术专家彼得弗林想出了一个大胆方案：将 8000 艘制冰船拖到北极地区，然后制造一个约 30 万平方公里相当于美国新墨西哥州那么大超级含盐冰块。根据他方案，这些制冰船在秋季抵达格陵兰岛，当冬天气温降到零下 10 摄氏度时候，制冰船水泵把海水抽出来洒在现有冰盖上，这些海水很快会结成盐度很高冰。等到来年春天，制冰船又把温暖海水洒向“盐冰，加速其融化，融化后产生含盐很高冷水将迅速沉入海底，增加洋流下沉动力。根据计算，只要增加 6下沉动力，洋流循环系统就可以正常运行。5、建湿地人工岛地点：沿海地区工程本钱：每平方英里 8 亿美元湿地人工岛创造者是美国蒙大拿州布鲁斯 卡尼亚，利用回收废旧塑料制成篮球场大小人工小岛，岛上种上植被，然后将这些人工岛放在遭到破坏湿地水域。他为人工岛选择了特殊植被，这些都是能够吸引湿地动物植物，比方青蛙、水鸟、海狸等等。由于塑料人工岛内部空隙很大，因此这些植被根系能够穿过人工岛，成为一个网络，微生物也能附在塑料以及根系上。这样一个人工制造小生态系统就可以起到净化水质作用。卡尼亚将他创造人工岛称作“生物天堂，他已经在自己农场内一个藻类孳生池塘中进展了实验，结果说明，“生物天堂过滤了池塘中大量肥料，并遏止了藻类蔓延。目前全球已经有大约 3000 个这样人工岛生态系统在发挥作用。新加坡一个水库还特地用“生物天堂系统来吸收污染物，清洁水质。6、用基因改进树木 地点：热带雨林工程本钱：每平方公里 12 万美元每天，全球热带雨林面积都要减少 10 万英亩，有超过 100 个热带雨林物种灭绝。由于人类对木材需求越来越大，专家预测到 2050 年全球热带雨林将全部消失。解决方案：用基因方法改进树种，从而减少人类对热带雨林开发。这是位于美国南卡罗来纳州查尔斯顿生物技术公司“ArborGen创意，根据他们设想，以后农场主可以大规模生产树木，而所需土地只是原来 5。“ArborGen从 2000 年就开场了这项研究，他们从近十种树木中提取有用基因，并力图培育出生长快、木材质量好新树种。目前他们已经培育出 18 年就可以成材松树，而松树原来成熟期为 30 年。7、用水泵驯服飓风 地点：墨西哥湾工程本钱：50 亿美元问题：全球变暖另一大危害是极端气候现象增加。由于海水变暖，飓风变得越来越频繁，越来越猛烈。解决方案：为海洋外表海水降温，即可以“驯服飓风。这是美国新墨西哥州创造家菲尔基什尔设想，他方案在墨西哥湾里“插进 160 万个水泵，这些水泵直达海底深处，一旦监测到飓风可能在墨西哥湾形成，这些水泵可以把海洋深处冷水抽上来，为洋面海水降温，从而让热带风暴消失。“根据基什尔方案，这项构成将历时 4 个月，耗资 50 亿美元，动用至少 100 艘运输船。基什尔创造这种水泵以海水波浪为动力，曾经进展过单个水泵试验，结果他一度使海面温度降低了 3.7 摄氏度。当然大规模试验不可能取得这样明显效果，但专家指出，海水温度如果降低 0.5 摄氏度，飓风力度将降低 5。8、给冰川盖毯子：瑞士阿尔卑斯山到 2050 年阿尔卑斯山冰川将会消融四分之三。工程本钱：每平方英里1 平方英里2.59 方公里1200 万美元解决方案：为了保护国内最珍贵旅游资源阿尔卑斯滑雪场，瑞士人方法是用一张张足球场大小合成绝热毯“保温，即保持毯子下面低温。瑞士弗利兹兰多特生产一种号称“冰雪保护者双层轻质合成纺织品，上层是一层聚酯材料，可以反射阳光紫外线；下层那么是聚丙烯材料，具有很好隔热性能。把这种材料覆盖在高山冰雪上，即使夏天阳光也无法使之融化。在 2005 年，这一材料在小规模试验中已经取得巨大成功两年间，“冰雪保护者覆盖区域冰雪比周边地区少融化 80。目前弗利兹兰多特公司开场研发面积更大覆盖材料，这些面积有 6 个足球场大毯子将覆盖在瑞士最大滑雪胜地劳立帕冰川上。燃烧矿物燃料森林大量被砍伐人口增加二氧化碳含量增加全球气温升高变暖极地冰川融化海水因升温膨胀全球干湿状况变化海平面升高中纬度变干旱，农耕区退化成草原沿海低地被淹高纬变暖，降水增加，适宜温带作物生长治理措施：提高能源利用率，采用新能源；植树造林，保护植被居家之道居家之道1.照明用电2.低碳烹调法3.节水妙招4.爱惜衣物之道5.家用电器节能使用6.循环再利用9.可再生能源10.垃圾分类处理11.交流捐赠多余物品出行之道出行之道1.自备购物袋或重复使用塑料袋购物2.购置本地产品3.购置季节性产品4.减少肉、蛋、奶等动物性食品采购5.少用一次性制品6.不要掉进奢侈品陷阱7.过度包装8.使用在循环材料好处购物之道购物之道1.经济型汽车2.燃料3.明智旅行4.汽车保养5.开车时6.提高出门办事效率低碳，你还可以从这些小事做起低碳，你还可以从这些小事做起1、少用纸巾，重拾手帕，保护森林，低碳生活。2、每张纸都双面打印，相当于保存下半片原本将被砍掉森林；3、随手关灯、开关、拔插头，这是第一步，也是个人修养表现；电梯爬楼梯，省下大家电，换自己安康；4、绿化不仅是去郊区种树，在家种些花草一样可以，还无须开车5、是，一只塑料袋 5 毛钱，但它造成污染可能是 5 毛钱 50 倍；6、完美浴室未必一定要有浴缸；已经安了，未必每次都用；已经用了，请用积水来冲洗马桶；生态系统(ecosystem):在一定空间中共同栖居着的所有生物与其环境之间由于不断地进展物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。生物地理群落(biogeocoenose)7、关掉不用电脑程序，减少硬盘工作量，既省电也维护你电脑；8、没必要一进门就把全部照明翻开，人类创造电灯至今不过 130 年，之前几千年也过得好好；9、考虑到坐公交为世界环境做奉献，至少可以抵消一局部开私家车带来优越感；10、尽量少使用一次性牙刷、一次性塑料袋、一次性水杯因为制造他们所使用石油也是一次性；11、其实利用太阳能这种环保能源最简单方式，就是尽量把工作放在白天做；12、过量肉食至少伤害三个对象：动物，你自己和地球；13、可以理直气壮地说，衣服攒够一桶再洗不是因为懒，而是为了节约水电；14、定期清洗空调，不仅为了安康，还可以省不少电；15、科学地勤俭节约是优良传统；剩菜冷却后，用保鲜膜包好再送进冰箱；热汽不仅增加冰箱做功，还会结霜，双重费电；16、洗衣机开强档比开弱档更省电，还能延长机器寿命；17、如果只用电脑听音乐，显示器仅可以调暗，或者干脆关掉；18、如果热水用得多，不妨让热水器始终通电保湿，因为保湿一天所用电，比一箱凉水烧到一样温度还要低；19、洗干净同样一辆车，用桶盛水擦洗只是用水龙头冲洗用水量 1/8思考：我校园环保实践第一讲第一讲 生态系统生态系统生物群落是特定空间或特定生境下具有一定生物种类组成及其与环境之间彼此影响生物群落是特定空间或特定生境下具有一定生物种类组成及其与环境之间彼此影响，相互作相互作用，具有一定外貌与构造，包括形态构造与营养构造，并具特定功能生物集合体。用，具有一定外貌与构造，包括形态构造与营养构造，并具特定功能生物集合体。演替演替：指在群落开展变化过程中指在群落开展变化过程中，一个阶段接着一个阶段一个阶段接着一个阶段，一个群落代替另一个群落自然演一个群落代替另一个群落自然演变现象。变现象。经典演替观 vs 个体论演替观促进、抑制、忍耐一、一、一、一、概念概念概念概念生态系统生态系统生态系统生态系统EcosystemEcosystem著名生态学家著名生态学家 TansleyTansley19351935 年在讨论有机体自身之间以及与环境之间复杂性过程中首年在讨论有机体自身之间以及与环境之间复杂性过程中首次提到一个词叫做生态系统次提到一个词叫做生态系统Eco-systemEco-system；EcosystemEcosystemLindemanLindeman 提出一个生态系统是特定时空内物理、化学和生物过程集合。提出一个生态系统是特定时空内物理、化学和生物过程集合。Whittaker:Whittaker:生态系统是一个包括所有相互关联有机体植物、动物、微生物及影响它们生态系统是一个包括所有相互关联有机体植物、动物、微生物及影响它们环境功能性系统。环境功能性系统。E.P.E.P.Odum:Odum:一定区域内与物理环境产生关联有机体集合就是一个生态系统，在其中有着由一定区域内与物理环境产生关联有机体集合就是一个生态系统，在其中有着由能量流动形成清晰营养构造、生物多样性和物质循环如存活着与死亡有机体之间物质交能量流动形成清晰营养构造、生物多样性和物质循环如存活着与死亡有机体之间物质交换换。他这一理论对现代生态学研究有很大影响，他本人因此而荣获美国生态学最高荣誉。他这一理论对现代生态学研究有很大影响，他本人因此而荣获美国生态学最高荣誉-泰勒生态学奖泰勒生态学奖19771977；19881988 获得瑞典科学院颁发克拉夫奖获得瑞典科学院颁发克拉夫奖CraafortCraafort PrizePrize。生态学诺。生态学诺贝尔奖贝尔奖。弟弟。弟弟 H.T.H.T.OdumOdum 创立能值理论与方法能量流动重要性创立能值理论与方法能量流动重要性。现在：现在：现在：现在：生物能量和物质通过一系列取食与被取食关系在群落生态系统中传递，各种生物按其食物关系排列链状顺序成为食物链food chain群落中交织捕食竞争关系feeding interaction就是食物网food webRobert Paine1966,1969指出在如此复杂捕食竞争过程中，我们发现有一些关键物种keystone species；基石物种对于群落构造会产生决定性作用关键种假说关键种假说。Paine 总结：这两个案例比照结果显示捕食者数量越多会导致群落物种多样性升高。美国加利福利亚北部海湾亚热带海岸食物网很多人不同意 Paine 这个结论推导过程！理由：1、研究群落食物网案例太少，不具有普遍性；2、这个结果可能是由于环境资源本身分布异质性导致。伤心 Paine 认识到自己“关键种假说需要一个直接实验验证 1966 年移除顶级捕食者实验地点：华盛顿 Mukkaw Bay；实验内容：移除 Pisaster 海星；持续时间：2 年；实验结果：物种数由 15 减少到了 8，5 年后只剩下 2 种1971年移除顶级捕食者实验(地点：新西兰西海岸；实验内容：移除Stichaster australis海星；持续时间：9 个月；实验结果：物种数由 20 减少到了 14关键种假说验证启示：1、生态系统复杂性使其构造与功能扑朔迷离，人类尚在一点点探索过程中；如非关键种长期缺失与多样性变化是否有关系？2、能量流动和物质循环通过食物网作用于生态系统内所有物种；3、复杂生态过程使得营养级越高物种越“重要；4、生态系统对于干扰有一定抵抗能力海星需要每周抓一次，5 年啊 T_T三、生态系统组成与构造三、生态系统组成与构造三、生态系统组成与构造三、生态系统组成与构造根本组成:生态系统是由生物与非生物组分构成。陆地生态系统一般是由一个复杂生物群落和与之相伴土壤、环境、能量和水分来源组成。关于生产者能以简单无机物制造食物自养生物关于生产者能以简单无机物制造食物自养生物关于生产者能以简单无机物制造食物自养生物关于生产者能以简单无机物制造食物自养生物：陆地生态系统生产者产量主要与温度和湿度相关。不同温度带生态系统初级生产力 primaryproduction，生态系统中自养生物固定能量总量不同已成共识，那么水分是如何影响初级生产力呢？实际蒸散量AET，actual evapotranspiration，每年单位面积蒸发散总量关关关关于消费者不能用无机物直接制造有机物，直接或间接地依赖与生产者所制造有机物异养于消费者不能用无机物直接制造有机物，直接或间接地依赖与生产者所制造有机物异养于消费者不能用无机物直接制造有机物，直接或间接地依赖与生产者所制造有机物异养于消费者不能用无机物直接制造有机物，直接或间接地依赖与生产者所制造有机物异养生物生物生物生物：Jane Lubchenko(1978)发现食草动物对植物物种数影响有是正面，有是负面，有两者都有。她认为想要解释这些互相矛盾结果需要搞清楚1食草动物食性；2当地群落植物相互竞争关系；3上述两点是如何在不同环境中产生不同作用机理。一种潮间带蜗牛Littorina littorea对水藻群落影响实验：Jane Lubchenko(1978)实验结论：消费者对群落构造和生态系统能流网影响取决于他们1、食性2、消费者种群密度3、被捕食者竞争能力重要！关于分解者异养生物，包括细菌、真菌、放线菌及土壤原生动物和一些小型无脊椎动物关于分解者异养生物，包括细菌、真菌、放线菌及土壤原生动物和一些小型无脊椎动物关于分解者异养生物，包括细菌、真菌、放线菌及土壤原生动物和一些小型无脊椎动物关于分解者异养生物，包括细菌、真菌、放线菌及土壤原生动物和一些小型无脊椎动物等等等等。它们把动植物残体复杂有机物分解为生产者能重新利用简单化合物它们把动植物残体复杂有机物分解为生产者能重新利用简单化合物它们把动植物残体复杂有机物分解为生产者能重新利用简单化合物它们把动植物残体复杂有机物分解为生产者能重新利用简单化合物，并释放出能量并释放出能量并释放出能量并释放出能量。：1、碎屑食物链是地球上分布最广泛食物链；2、分解速率受温度、湿度、凋落物化学组成和其它环境因子影响；3、分解者起到作用不仅仅是分解。分解者其它作用：1、碳封存四、生态位四、生态位四、生态位四、生态位影响物种生长、生存、繁殖所有环境因子，又称小生境、生态区位、影响物种生长、生存、繁殖所有环境因子，又称小生境、生态区位、影响物种生长、生存、繁殖所有环境因子，又称小生境、生态区位、影响物种生长、生存、繁殖所有环境因子，又称小生境、生态区位、生态栖位或是生态龛位生态栖位或是生态龛位生态栖位或是生态龛位生态栖位或是生态龛位启示：1、生态位反响了生物对环境因子需求；2、生态位镶嵌在能流、物流过程中，并受其影响。在在在在 2021202120212021 年发表一篇论文中，年发表一篇论文中，年发表一篇论文中，年发表一篇论文中，UCLAUCLAUCLAUCLA 地理学家地理学家地理学家地理学家 ThomasThomasThomasThomas GillespieGillespieGillespieGillespie 和和和和 JohnJohnJohnJohn AgnewAgnewAgnewAgnew 及学及学及学及学生预测生预测生预测生预测，本拉登有本拉登有本拉登有本拉登有 80.9%80.9%80.9%80.9%可能性隐藏在巴基斯坦阿伯塔巴德可能性隐藏在巴基斯坦阿伯塔巴德可能性隐藏在巴基斯坦阿伯塔巴德可能性隐藏在巴基斯坦阿伯塔巴德，他们正确预言了本拉登没有藏他们正确预言了本拉登没有藏他们正确预言了本拉登没有藏他们正确预言了本拉登没有藏身山洞身山洞身山洞身山洞，而是躲在城市中而是躲在城市中而是躲在城市中而是躲在城市中。GillespieGillespieGillespieGillespie 和一班本科生和一班本科生和一班本科生和一班本科生，利用卫星数据和最后行踪报告预测本利用卫星数据和最后行踪报告预测本利用卫星数据和最后行踪报告预测本利用卫星数据和最后行踪报告预测本拉登去向。他们创立了一个概率模型。该理论根本原理是，如果想要生存下来，需要前往拉登去向。他们创立了一个概率模型。该理论根本原理是，如果想要生存下来，需要前往拉登去向。他们创立了一个概率模型。该理论根本原理是，如果想要生存下来，需要前往拉登去向。他们创立了一个概率模型。该理论根本原理是，如果想要生存下来，需要前往一个低灭绝速率地区一个低灭绝速率地区一个低灭绝速率地区一个低灭绝速率地区以本拉登为例，也就是规模较大城镇，那里能提供医疗与信息效以本拉登为例，也就是规模较大城镇，那里能提供医疗与信息效以本拉登为例，也就是规模较大城镇，那里能提供医疗与信息效以本拉登为例，也就是规模较大城镇，那里能提供医疗与信息效劳。劳。劳。劳。讨论：讨论：有人说生态系统判定标准非常模糊，小到一滴水，大到整个地球都可以看做一个生态系统，请就此观点谈谈看法。竞争是如何影响演替进程？生态位越复杂，能流、物流越复杂中间能量层次越多能量衰减越大，能量利用效率越高第二章 生态系统能量流动一关于能量根本概念二生物能量来源三生态系统营养构造四生态系统中能量动态和储存五生态系统按能量来源分类六森林经营对生态系统中能量影响七小结引言为什么要研究生态系统能量流动？能量是生态系统驱动力林业、农业、渔业、牧业等工作者对森林、农田、渔场、草原等经营管理，应掌握能量输入和输出途径及其限制因素，以到达高产目，设法调整生态系统能量分配关系，使能量流向对人类最有益局部。一关于能量概念1能量做功能力。2能量值表示：卡或千卡。3与生物体有关几种能量形式：辐射能、机械能、化学能、热能4.生态系统能量流遵循热力学定律热力学第一定律:又称为能量守恒与转化原理,能量可从一种形式转换成另一种形式，但能量即不能增加也不会减少。如太阳辐射能，通过绿色植物光合作用转变为存在于有机物质化学键中化学潜能；动物通过消耗自身体内贮存化学潜能变成爬、跳、飞、游机械能热力学第二定律(熵律 entropy law):表达有关能量传递方向和转换效率规律。自然界中任何形式能最终归宿是热能，且不可逆。任何一种能量转换，总有一些能量损失掉，一种形式能绝不会全部转换成另一种形式能。热力学两个定律第一定律：A=B+C第二定律：C AA:日光，100 单位释放能量B:热，98 单位释放能量形式C:糖，2 单位浓缩能量形式二二生物能量来源生物能量来源我们能利用能量来自：太阳辐射、核能、地热太阳辐射能是生态系统中能量最主要来源。按能量来源将生物分为：按能量来源将生物分为：自养生物自养生物:光能自养型、化能自养型光能自养型、化能自养型异养生物：草食动物、肉食动物、杂食动物、腐生物异养生物：草食动物、肉食动物、杂食动物、腐生物三三生态系统营养构造生态系统营养构造一能量转换途径，或称能量流动渠道一能量转换途径，或称能量流动渠道食物链食物链(food(food chains)chains)指生物界食物关系中，甲吃乙、乙吃丙、丙吃丁现象。生物之间这种能量转换连续依赖次序称为食物链。食物链类型：食物链类型：草牧食物链捕食食物链:是以绿色植物为根底，从草食动物开场食物链，草原和水体生态系统是以草牧食物链为主生态系统。腐生食物链碎食食物链:指以死有机物质为根底，从腐生物开场食物链。森林是以腐生食物链为优势生态系统。在森林中，有 90%净生产是被腐生生物所分解消耗。寄生性食物链:由宿主和寄生物构成。它以大型动物为食物链起点，继之以小型动物、微型动物、细菌和病毒。后者与前者是寄生性关系。在生态系统中各类食物链具有以下特点：在生态系统中各类食物链具有以下特点：在生态系统中各类食物链具有以下特点：在生态系统中各类食物链具有以下特点：在同一个食物链中，常包含有食性和其它生活习性极不一样多种生物。在同一个生态系统中，可能有多条食物链，它们长短不同，营养级数目不等。由于在一系列取食与被取食过程中，每一次转化都将有大量化学能变为热能消散。因此，自然生态系统中营养级数目是有限。在不同生态系统中，各类食物链比重不同.在任一生态系统中，各类食物链总是协同起作用。二食物网二食物网(food(food webs)webs)生物之间捕食和被食关系不是简单一条链，而是错综复杂相互依赖网状构造，即食物网。食物网不仅维持着生态系统相对平衡，并推动着生物进化，成为自然界开展演变动力。这种以营养为纽带，把生物与环境、生物与生物严密联系起来构造，称为生态系统营养构造。三生态金字塔三生态金字塔(ecological(ecological pyramid)pyramid)数量金字塔(pyramid of numbers)生物量金字塔(pyramid of biomass)能量金字塔(energy pyramid)四四生态系统能量动态和储存生态系统能量动态和储存一根本名词解释一根本名词解释生产量(production)：一定时期内有机物质增加总重量。总生产量(gross production)：某一时期合成有机物质总量.净生产量(net production)：总生产量减去呼吸损失局部.初级生产量(primary production)：绿色植物生产量.次级生产量(seconddary production)：消费者生产量.生物量(biomass)：任一时间某一地方某一种群、营养级或某一生态系统有机物质总重量。(kg/ha、g/m2、kj/m2)现存量(standing crop)：单位面积上当时所测得生物体总重量。生产力(productivity)：指单位时间单位面积生产量，即生产速率。二初级生产者绿色植物营养级二初级生产者绿色植物营养级1能量输入光合作用光合效能：太阳能量进入生态系统效能。光合效能进入系统的太阳能量生产量100测定值：152能量消耗1呼吸消耗植物群落呼吸损失掉能量变化幅度在 1590以上。损失量从极地到热带逐次提高。原因：温度增高，尤其是夜晚温度高。从而影响植物产量。2草食动物消耗因生态系统类型不同而有很大变化。草地损失量约 2860%之间。森林为 1.5%2.5%。水体生态系统浮游植物群落 6099。思考：如何对待森林中昆虫？3凋落物消耗3净生产力和生物量奥德姆根据初级生产力将生态系统划分为 4 级：最低：荒漠和深海。较低：山地森林、热带稀树草原、某些临时农耕地、半干旱草原、深湖和大陆架。较高：热带雨林，长久性农耕地和浅湖。最高：少数特殊生态系统农业高产田、河漫滩、三角洲、珊瑚礁、红树林。能否提高生态系统生产力？能否提高生态系统生产力？地球上森林具有很大生长潜力。生态系统生产力受到很多环境因子限制，如光照、水分、温度、养分供给、生长期等。生态系统构造对生产力提高也很重要。如何提高生态系统生产力？给生态系统增加能量，从而提高光能利用效率。天然条件下：温度升高，雨量增多。人工条件下：营造高光合效能速生树种，树种合理混交，整地，灌溉，排水，施肥，森林抚育，病虫害防治等。4 4生物量在植物体内分生物量在植物体内分经营者愿望林业工净生产量更多地分布于树干；农民：要求农作物结出更多种子或其他可食块茎和根茎；主要影响因素：品种，环境，经营措施思考：如何让树干多长点儿？5 能量流周转期转换时间年=）净生产力（）生物量（yrmgmg/22(凋落物转换时间年=）凋落速率（）凋落物积累（yrmgmg/22三初级消费者草食动物营养级陆地生态系统中植物净生产量转换成食草动物净生产量效率很低，多数均少于 1。四二级消费者肉食动物营养级五腐生营养食物链在许多生态系统中占据能量流大局部。影响凋落物分解因子：水分，温度，pH 值，氧气，土壤动物数量，凋落物理化性质，细菌和真菌相对量。五、生态系统按能量来源分类五、生态系统按能量来源分类纯太阳能生态系统纯太阳能生态系统主要或完全依赖太阳辐射自然生态系统。生产力低，面积大。对于水循环、调节气候、净化空气等全球生态平衡有重要作用。有自然补助能太阳供能生态系统有自然补助能太阳供能生态系统有自然提供其他能源，用以补助太阳辐射，从而增加有机物质产量。如沿海潮汐带、河口湾和某些热带雨林。生产力和种群密度较高。有人类补助能太阳供能生态系统有人类补助能太阳供能生态系统例如：农业高产量，是由补助能量大量输入来维持，包括耕种、灌溉、施肥、除草等。燃料供能生态系统生态系统提供有机物满足不了人们需要，需要从外界输入能量和物质六六森林经营对生态系统中能量影响森林经营对生态系统中能量影响森林生物量再分配腐生食物网能量流变化草牧食物网能量流变化思考：皆伐对森林能量固定影响七七 小结小结能量流动是生态系统重要功能食物链是能量流动渠道能量从一营养级到另一营养级转换效率一般都很低。森林生态系统是陆地生态系统中利用太阳能最有效类型。第三章 生态系统养分循环一一 植物体内养分元素植物体内养分元素二二 地球化学循环地球化学循环三三 生物地球化学循环生物地球化学循环四四 生物化学循环生物化学循环五五 三种主要元素循环三种主要元素循环六六 森林生态系统生物地球化学循环效能森林生态系统生物地球化学循环效能七七 森林经营对森林生物地球化学循环影响森林经营对森林生物地球化学循环影响八八 小结小结一一植物体内养分元素植物体内养分元素重要元素：植物正常生长和代谢所必需元素。其中，其浓度仅有假设干 ppm 称作微量元素，而浓度可用百分数表示可称为大量元素;大量元素：氢、碳、氧、氮、钾、钙、镁、磷、硫;微量元素：氯、硼、铁、锰、锌、铜、钼生物体中主要化学元素：氢、碳、氧、氮.二、地球化学循环geochemical cycles：是指不同生态系统之间化学元素交换，空间范围大。一气态循环gaseous cycles：C、N、O 主要以气态形式输入和输出。为什么气态循环引起人们极大重视？人类活动每天都有大量 CO、CO2、硫和氮氧化物，以及各种有机物质和农药进入气态循环。典型后果：1、酸雨2、温室效应二沉积循环(sedimentary cycles)地球化学循环中，大局部属于沉积循环类型。气象途径：如空气尘埃和降水输入以及风侵蚀和搬运输出生长在极贫瘠土壤上森林，化学沉降物输入有可能使其到达较高生产量。生物途径：动物活动及人们从事农林经营活动可使养分在生态系统之间发生再分配。例如：不合理经营活动导致水土流失。地质水文途径：如来自于岩石、溪水中养分输入。以及土壤水或地表水溶解养分、土粒和有机物质从系统输出。三、三、生物地球化学循环生物地球化学循环生态系统内部化学元素交换，空间范围不大。植物在系统内就地吸收养分，又通过落叶归还到同一地方。绝大多数养分可以有效地保存，积累在本系统之内。生物地球化学循环包括：生物地球化学循环包括：一植物对养分吸收大局部养分从土壤溶液中吸收；菌根营养二植物体内养分分配三植物养分损失雨水淋失草食动物取食生殖器官消耗凋落物损失养分思考：如何理解养分“损失？四凋落物分解凋落物分解和养分释放是森林生物地球化学循环中最重要一环分解过快或过慢对森林生长都不利。思考：热带雨林生产力高，生长快，但也最脆弱，为什么？五林下植被作用林下植被凋落物含有相当高养分，一般有利于森林死地被物分解，从而提高土壤肥力。因此，林下保持一定数量灌木、杂草以及苔藓，将会对森林生产力起到有益作用。思考：除此之外，林下植被还有哪些作用？六养分元素直接循环四、生物化学循环四、生物化学循环(biochemical(biochemical cycles)cycles)指养分在生物体内再分配，也是植物保存养分重要途径。指养分在生物体内再分配，也是植物保存养分重要途径。五五几种主要元素循环几种主要元素循环一水循环二碳循环三氮循环(四)磷循环五硫循环碳循环碳循环(Carbon(Carbon cycles)cycles)从大气中从大气中 CO2CO2 储库开场，绿色植物生产者在光合作用时，把碳从大气中取出，结合到储库开场，绿色植物生产者在光合作用时，把碳从大气中取出，结合到碳水化合物中分子中，然后，经过消费者和分解者，在呼吸和残体腐烂分解时，再回到大碳水化合物中分子中，然后，经过消费者和分解者，在呼吸和残体腐烂分解时，再回到大气。气。全球储存碳数量约 261018 吨，但绝大局部以碳酸盐形式禁锢在岩石圈中。只有极少量碳参与经常性流动和圈层间交换。各类生态系统固定碳速率差异很大。全世界森林储碳量为 4000-5000 亿吨。全球植被和海洋是大气中全球植被和海洋是大气中 CO2CO2 两个重要调节器。两个重要调节器。大气中 CO2 浓度增加时，会有更多气体溶于海水，相反，大气 CO2 减少，海水中 CO2 又返回大气。然而由于人类活动大量排放 CO2，森林植被严重破坏和减少，大气中 CO2 浓度正逐步提高，并产生“温室效应。思考：思考：思考：思考：森林都吸收 CO2 吗？气候变暖后，森林起到什么作用？有些学者指出，大气 CO2 含量增加对植物会产生良好影响，你认为如何？氮循环氮循环(Nitrogen(Nitrogen cycles)cycles)大气是主要氮库，大气体积大气是主要氮库，大气体积大气是主要氮库，大气体积大气是主要氮库，大气体积 78%78%78%78%为分子态氮。为分子态氮。为分子态氮。为分子态氮。生态系统氮来源：雷电：把大气中氮，氧化成硝酸盐及其它含氮氧化物，再由降水带入土壤，参与氮循环。生物固氮：固氮细菌从土壤和大气中吸收氮素。工业固氮：如化肥厂。磷循环磷循环(Phosphorus(Phosphorus cycles)cycles)磷主要来源：磷酸盐岩石和沉积物、鸟粪、动物骨骼等。磷主要来源：磷酸盐岩石和沉积物、鸟粪、动物骨骼等。磷在生物中含量少，但绝不可缺少。由于磷难溶性，往往是植物生产力主要限制因素。如果适当增加土壤中可利用磷肥，大多数陆地生态系统生产力，便可能明显增加。磷在江河及湖泊中含量是有限，我国南方红黄壤地区土壤中普遍缺磷。在生物圈中磷数量正在减少，很多磷进入海洋沉积起来。然而，一旦江河、湖泊中磷含量提高，会引起藻类暴长。出现“富营养化。硫循环硫循环(Sulfur(Sulfur cycles)cycles)硫主要储库：硫酸盐如石膏，也有少量存在于大气，主要是硫主要储库：硫酸盐如石膏，也有少量存在于大气，主要是 SO2SO2 和和 H2