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1、第五章第五章 生态系统生态系统n概论n生态系统中的初级生产n生态系统中的次级生产n生态系统中的分解n生态系统中的能量流淌n生态系统中的物质循环第一第一节节 概论概论n一、生态系统的概念n生态系统（ecosystem）一词是由英国植物生态学家 A.G.Tansley于1935年首先提出来的，他强调了生物与环境是一个在功能上不行分割的统一的自然实体，认为生态系统就是一个生态学上的功能单位。n生态系统：指在确定时间和空间范围内，由生物群落与其生活的环境组成的一个整体，该整体具有确定大小和结构，各成员借助能量流淌、物质循环和信息传递而相互联系、相互影响、相互依存，并形成具有自我组织和自我调整功能的复合

2、体。生态系统的特性n属于生态学探讨的最高层次；n内部具有自我调整实力；n能量流淌、物质循环、信息传递是三大功能；n养分级数目通常不超过5-6个；n是一个动态系统。二、生态系统的组成成分及三大功能类群n在一个生态系统中全部生物与非生物都是干脆或间接地相互联系、相互依靠的，通过能量流淌或物质流淌形成一个极其困难的网络。n全部生态系统可分为非生物和生物两大部分，而生物又可分为生产者、消费者、分解者三部分。n 因此将生态系统又可分为生产者、消费者和分解者三个亚系统。它们的主要功能分别阐述如下：n 生产者主要功能：n n 生产者包括全部自养的绿色植物、某些光合细菌（绿色硫细菌、紫色硫细菌和非硫细菌等）和

3、其它自养细菌（硝化细菌、氧化硫细菌等），它们利用太阳能将二氧化碳和水等无机物合成糖和淀粉等有机物，并放出氧气。此光合作用的过程干脆或间接地为人类和其它生物供应着进行生命活动所必需的能量和物质。目前已被定名的高等植物和苔藓约25万种。另外，生态系统中的各种生命活动所需的化学元素，如N、S、P、K及微量元素，可通过植物根、叶的吸取、合成之后通过食物链在系统中传递。消费者主要功能 n消费者主要包括各种动物，它们不能制造有机物，而干脆或间接依靠生产者所生产的有机物。依据食物链的等级关系，可分为一级消费者（食草动物）、二级消费者（以食草动物为食的小型食肉动物）、三级消费者（以小型食肉动物为食的大型食肉动

4、物）、四级或更高级的消费者，等等。消费者不仅对初级生产物起着加工、再生产的作用，且对其它生物种群数量起着调控作用。分解者主要功能 n消费者都是异养生物，如细菌、真菌、放线菌及土壤原生动物和一些小型无脊椎动物。这些微生物在生态系统中连续进行着分解作用，把困难的有机物逐步分解成简洁的无机物，再重新回到环境中，成为自养生物的养分物质。每一种自然有机物都能被已经存在于自然界中的微生物所分解，因此，分解者使养分物质不断地以无机物-有机物-无机物的形式循环流淌。三、食物链和食物网n 生态系统中各种成分之间通过困难的养分关系来相互紧密联系，即通过食物链把生物与非生物、生产者、消费者和分解者相互连成一个整体。

5、n（1）食物链n指生态系统内不同生物之间在养分关系中形成的一环套一环的链条式的关系，即物质和能量从植物起先，然后一级一级地转移到大型食肉动物。食物链上的每一个环节称为养分级或养分阶层。（2）食物网事实上，大多生物以几种或多种食物为食。因此，生态系统中的食物链很少是单条、孤立出现的（除非食性均是专一的），它往往是交叉呈链状或网状，形成困难的网络结构，即食物网。（3）食物链类型食物链类型捕食食物链捕食食物链 碎屑食物链碎屑食物链 寄生食物链寄生食物链 捕食食物链捕食食物链n绿色植物为起点到食草动物进而到食肉绿色植物为起点到食草动物进而到食肉动物的食物链动物的食物链 n植物植物-食草动物食草动物-食

6、肉动物食肉动物 n草原上：青草草原上：青草-野兔野兔-狐狸狐狸-狼狼 n湖泊中：藻类湖泊中：藻类-甲壳类甲壳类-小鱼小鱼-大鱼大鱼14 微型浮游植物微型浮游植物(小鞭毛藻小鞭毛藻)小型浮游动物小型浮游动物(植食性原生动物植食性原生动物)的型浮游动物的型浮游动物(肉食性甲壳动物肉食性甲壳动物)大型浮游动物大型浮游动物(毛颚类、磷虾毛颚类、磷虾)灯笼鱼、秋刀鱼灯笼鱼、秋刀鱼(食浮游动物鱼类食浮游动物鱼类)乌贼、鲑、金枪鱼乌贼、鲑、金枪鱼(食鱼动物食鱼动物)大型浮大型浮游植物游植物大型浮大型浮游动物游动物鲸鲸以浮游生物为食以浮游生物为食鯷鱼鯷鱼以浮游生物为食以浮游生物为食1大型浮游植物大型浮游植物2

7、3海洋食物链海洋食物链115 南极海洋浮游食物网动、植物的遗体被食腐性生物动、植物的遗体被食腐性生物(小型土壤动小型土壤动物、真菌、细菌物、真菌、细菌)取食，然后到他们的捕食取食，然后到他们的捕食者的食物链者的食物链 植物残体植物残体-蚯蚓蚯蚓-线虫类线虫类-节肢动物节肢动物碎屑食物链碎屑食物链17 捕食食物链和碎屑食物链 寄生食物链寄生食物链 n由宿主和寄生物构成由宿主和寄生物构成 n以大型动物为食物链的起点，继之以小以大型动物为食物链的起点，继之以小型动物、微型动物、细菌和病毒型动物、微型动物、细菌和病毒 n后者与前者是寄生关系后者与前者是寄生关系 n哺乳动物或鸟类哺乳动物或鸟类-跳蚤跳蚤

8、-原生动物原生动物-细菌细菌-病毒病毒 食物网食物网 n一种生物常常以多种食物为食，而同一种食一种生物常常以多种食物为食，而同一种食物又常常为多种消费者取食，于是食物链交物又常常为多种消费者取食，于是食物链交织起来，多条食物链相联，形成了食物网织起来，多条食物链相联，形成了食物网 n食物网不仅维持着生态系统的相对平衡，并食物网不仅维持着生态系统的相对平衡，并推动着生物的进化，成为自然界发展演化的推动着生物的进化，成为自然界发展演化的动力动力 n食物网以养分为纽带，把生物与环境、生物食物网以养分为纽带，把生物与环境、生物与生物紧密联系起来的结构，称为生态系统与生物紧密联系起来的结构，称为生态系统

9、的养分结构的养分结构20 食物网21 北极岛屿简洁的食物网北极岛屿简洁的食物网北极岛屿简洁的食物网北极岛屿简洁的食物网养分级之间的数量关系养分级之间的数量关系数量关系可接受生物量、能量和个体数量数量关系可接受生物量、能量和个体数量单位来表示单位来表示能量金字塔能量金字塔生物量金字塔生物量金字塔数量金字塔数量金字塔四、养分级和生态金字塔四、养分级和生态金字塔(ecologicalpyramid)n 以相同单位面积上生产者和各级消费者的生物量即以相同单位面积上生产者和各级消费者的生物量即生命物质总量建立的金字塔。对陆地、浅水生态系统中生命物质总量建立的金字塔。对陆地、浅水生态系统中比较典型，因为生

10、产者是大型的，所以塔基比较大，金比较典型，因为生产者是大型的，所以塔基比较大，金字塔比较规则字塔比较规则生物量金字塔生物量金字塔生物量金字塔生物量金字塔n 单位面积内生产者的个体数目为塔基，以相单位面积内生产者的个体数目为塔基，以相同面积内各养分级位有机体数目构成塔身及同面积内各养分级位有机体数目构成塔身及塔顶。一般每一个养分级所包括的有机体数塔顶。一般每一个养分级所包括的有机体数目，沿食物链向上递减。目，沿食物链向上递减。数量金字塔数量金字塔26 养分级养分级(trophic level)：处于食物链某一环：处于食物链某一环节上的全部生物种的总和节上的全部生物种的总和养分级与生态金字塔养分级

11、与生态金字塔五、生态系统的类型一、依据生态系统的生物成分，可分为：植物生态系统：植物为主，如森林、草地生态系统。动物生态系统：动物为主，如鱼塘、畜牧生态系统。微生物生态系统：细菌、真菌等微生物为主，如土壤腐殖层、池塘底泥。人类生态系统：人为主体，如城市、乡镇等生态系统。生态系统的类型二、依据生态系统结构和外界物质与能量交换状况，可分为：开放系统：能量和物质可在系统内外不断交换，大多属此类型。封闭系统：阻挡任何物质的输入和输出，但不能阻挡能量的出入。如宇宙飞船。隔离系统：具封闭的边缘，既阻挡物质又阻挡能量的输入和输出，与外界完全隔绝，这是依据特殊须要而设计的模拟试验系统。生态系统的类型三、依据人

12、类活动及其影响程度，可分为 自然生态系统：未受到人类活动影响或轻度影响的生态系统。半自然生态系统：系统养分结构、类型或比例受到人类活动的影响较大。人工复合生态系统：人类活动在系统中起主导作用。四、依据基质性质分为 n陆地生态系统：还可细分为热带雨林、苔原等。n水域生态系统：随着城市化发展，产生社会经济自然复合生态系统的新概念。五、生态系统的基本特征 n具特定的空间概念：反映确定地区特性及结构。n困难、有序的宏观系统：n由多种生物、非生物形成的困难的、网络状的亲密联系，各亚系统之间存在确定秩序的相互作用。n具明确功能的单元：能量和物质在各养分级中流淌、转移和交换。n具自动调整功能的开放系统：n

13、系统内物质和能量的流淌、转移和交换是开放式的，且系统通过负反馈来自动调整，如种群内密度的制约机制、物种间的食物链关系、生物与环境间的相互适应的调控。n具动态的、生命的特征：n 生态系统随时间也可分早期、成长期、盛期、成熟期、退化期等，表现出系统自身特有的整体演化规律。其次章生态系统的能量流淌和物质循环n生态系统的能量流淌生态系统的能量流淌n生态系统的初级生产生态系统的初级生产 n生态系统的次级生产生态系统的次级生产 n生态系统的物质分解生态系统的物质分解第一节 生态系统的能量流淌n一、能量的主要形式n二、能量流淌的基本原理和模式n三、能量流淌的途径和速率n四、个体、种群、群落和生态系统层次上的

14、能流分析n五、能量流淌的探讨方法及生态效率n六、以能量为依据的生态系统分类一、能量的主要形式n辐射能：例如光能，在植物光化学反应中起重要作用n化学能：化合物中具有的能量n机械能：例如肌肉收缩产生的能量n电能：例如生物电n生物能：生命活动的能量n热能：二、能源的主要类型n能源是指全部可供应能量和做功的自然资源的总称。依据不同标准，可将能源分为以下几种类型：n常规能源：如煤炭、石油等。n新型能源：如风能、地热能、蓄电池等。n一次能源：如煤、石油和自然气等。n二次能源：如煤气、蒸汽、甲烷等。n再生能源：太阳能、风能、海洋能等。二、能量流淌的基本原理和模式n(一)、农田生态系统的能流n生态系统内的作物

15、不断接受系统内、外输入的物质和能量，同时向系统外输出物质和能量。n作物及各级消费者的能量贮存。n能量在系统内不断流淌，则能量也不断地以热能形式消耗。n能量流淌呈单向的、不行逆的流淌。（二）、能量流淌基本原理n（1）热力学第确定律n生态系统内能量的传递和转化都严格遵循热力学定律，即能量由一种形式转化为另一种形式，但既不被歼灭，也不能凭空创建。n在生态系统中，所输入的能量总是与生物有机体所贮存的、转化的、释放的热量相等，即IPFR（P生产量，F未被利用能量，R呼吸消耗能）。（二）、能量流淌基本原理n（2）热力学其次定律（熵律）n熵：用来测度系统内有序程度的大小。熵值越大，系统的无序程度越高，则系统

16、越不平衡；反之。n热力学认为，世界是一个熵值不断增加的系统，则无序程度越高，则系统越不平衡。这与达尔文的进化论相反，后者认为世界是从简洁到困难，从无序到有序的发展过程。nPrigogine（1977）等发觉，在开放系统中，假如从系统外的环境中引进负熵流，抵消内部产生的熵，则可使系统从无序向有序转化。因此，科学地说明白有序与无序的转化关系，将熵律与进化论协调起来。n因此，生态系统各层次均表现为一种开放型的热力系统。（三）、能量的单向流与物质的循环流n生态系统能量的流淌是单一方向的。n能量在生态系统中流淌，大部分被各养分级生物所利用，通过呼吸作用以热的形式散失。n但物质与能量不同，可在生态系统中不

17、断循环运动。n能量以物质作为载体，不断推动着物质的运动。因此，能量流与物质流是不行分割的。（二）、能量流淌基本原理n（四）、能量流淌的通用模式n任何层次、形式或种类的生命（如动植物、微生物等），它们均有一个能量流淌的通用模式。n（五）、能量流淌中质量和浓度的变更n能量在生态系统中流淌，质量和浓度都会渐渐提高和浓缩。n总的趋势是将大量的低质量的能量，渐渐浓缩成少量的高质量的能量 n13.1.1初级生产的基本概念初级生产的基本概念13.1.2地球上初级生产力的分布地球上初级生产力的分布13.1.3初级生产的生产效率初级生产的生产效率13.1.4初级生产量的限制因素初级生产量的限制因素13.1.5初

18、级生产量的测定方法初级生产量的测定方法2.1生态系统中的初级生产生态系统中的初级生产生产过程：生产过程：生产者通过光合作用合成困难的有机物质，使植物的生生产者通过光合作用合成困难的有机物质，使植物的生物量物量(包括个体数量和生长包括个体数量和生长)增加增加消费者摄食植物已经制造好的有机物质消费者摄食植物已经制造好的有机物质(包括干脆的取包括干脆的取食植物和间接的取食食草动物和食肉动物食植物和间接的取食食草动物和食肉动物)，通过消化、，通过消化、吸取在合成为自身所需的有机物质，增加动物的生产量吸取在合成为自身所需的有机物质，增加动物的生产量初级生产：自养生物的生产过程，其供应的生产力为初初级生产

19、：自养生物的生产过程，其供应的生产力为初级生产力级生产力次级生产：异养生物再生产过程，供应的生产力为次级次级生产：异养生物再生产过程，供应的生产力为次级生产力生产力2.1.1初级生产的基本概念初级生产的基本概念初级生产量初级生产量(primaryproduction)：绿色植物通：绿色植物通过光合作用合成有机物质的数量称为初级生产过光合作用合成有机物质的数量称为初级生产量，也称第一性生产量量，也称第一性生产量净净初初级生产级生产量量(netprimaryproduction)：初级：初级生产过程植物固定的能量一部分被植物自己的生产过程植物固定的能量一部分被植物自己的呼吸消耗掉，剩下的可用于植物

20、的生长和生殖，呼吸消耗掉，剩下的可用于植物的生长和生殖，这部分生产量成为这部分生产量成为淨初級淨初級生产生产量量(NP)总总初初级生产级生产量量(grossprimaryproduction)：初级：初级生产过程植物固定的能量的总量生产过程植物固定的能量的总量GP=NP+R初级生产的基本概念初级生产的基本概念初级生产力：植物群落在确定空间确定时间初级生产力：植物群落在确定空间确定时间内所生产的有机物质积累的数量内所生产的有机物质积累的数量生物量生物量(biomass)：是指某一时刻单位面积：是指某一时刻单位面积上积存的有机物质的量。以鲜重或干重表示上积存的有机物质的量。以鲜重或干重表示现存量：

21、是指绿色植物初级生产量被植食动现存量：是指绿色植物初级生产量被植食动物取食及枯枝落叶掉落后所剩下的存活部分物取食及枯枝落叶掉落后所剩下的存活部分SC=GP-R-H-D初级生产的基本概念初级生产的基本概念初级生产初级生产不同生态系统类型的初级生产力不同不同生态系统类型的初级生产力不同陆地比水域的初级生产力总量大陆地比水域的初级生产力总量大陆地上初级生产力有随纬度增加渐渐降低的趋势陆地上初级生产力有随纬度增加渐渐降低的趋势海洋中初级生产力由河口湾向大陆架和大洋区渐渐海洋中初级生产力由河口湾向大陆架和大洋区渐渐降低降低生态系统的初级生产力随群落的演替而变更生态系统的初级生产力随群落的演替而变更水体和

22、陆地生态系统的生产力有垂直变更水体和陆地生态系统的生产力有垂直变更初级生产力随季节变更初级生产力随季节变更2.1.2地球上初级生产力的分布地球上初级生产力的分布AveragenetprimaryproductivityingramsofAveragenetprimaryproductivityingramsoforganicmaterialpersquaremeterperyearoforganicmaterialpersquaremeterperyearofsometerrestrialandaquaticecosystemssometerrestrialandaquaticecosyste

23、msNET PRIMARY PRODUCTIVITY不同生态系统初级生产力辐射强度和日照时间：光强上升，光照时辐射强度和日照时间：光强上升，光照时间长，提高产量间长，提高产量光合途径：光合作用途径的不同，干脆影光合途径：光合作用途径的不同，干脆影响初级生产力的凹凸响初级生产力的凹凸水：光合作用的原料，缺水显著抑制光合水：光合作用的原料，缺水显著抑制光合速率速率温度：温度上升，总光合速率上升温度：温度上升，总光合速率上升养分元素养分元素二氧化碳二氧化碳陆地生态系统陆地生态系统2.2.1 次级生产量的生产过程次级生产量的生产过程未捕获未捕获(876.1g)猎物种群生产量猎物种群生产量(886.4g

24、)被捕获被捕获(10.3g)被吃下被吃下(7.93g)I未吃下未吃下(2.37g)未同化未同化(0.63g)同化同化(7.3g)A净次级生产净次级生产(2.7g)P呼吸呼吸(4.6g)R次级生产量次级生产量C=A+FUC：动物从外界摄食的能量：动物从外界摄食的能量A：被同化能量：被同化能量FU：排泄物：排泄物A=P+RP：净次级生产量：净次级生产量R：呼吸能量：呼吸能量能量收支能量收支林德曼效率林德曼效率13.3生态系统中的分解生态系统中的分解n13.3.1分解过程的性质分解过程的性质13.3.2分解者生物分解者生物13.3.3资源质量资源质量13.3.4理化环境对分解的影响理化环境对分解的影

25、响13.3.1分解过程的性质分解过程的性质概念：概念：死有机物质的逐步降解过程死有机物质的逐步降解过程将有机物还原为无机物，释放能量将有机物还原为无机物，释放能量意义：意义：建立和维持全球生态系统的动态平衡建立和维持全球生态系统的动态平衡通过死亡物质的分解，使养分物质再循环，给生通过死亡物质的分解，使养分物质再循环，给生产者供应养分物质产者供应养分物质维持大气中维持大气中CO2浓度浓度稳定和提高土壤有机质的含量，为碎屑食物链以稳定和提高土壤有机质的含量，为碎屑食物链以后各级生物生产食物后各级生物生产食物改善土壤物理性状改善土壤物理性状分解作用的三个过程分解作用的三个过程碎化：把尸体分解为颗粒状

26、的碎屑碎化：把尸体分解为颗粒状的碎屑异化：有机物在酶的作用下，进行生物化学的异化：有机物在酶的作用下，进行生物化学的分解分解从聚合体变成单体从聚合体变成单体(如纤维素降解为葡萄糖如纤维素降解为葡萄糖)进而成为矿物成分进而成为矿物成分(如葡萄糖降为如葡萄糖降为CO2和和H2O)淋溶：可溶性物质被水淋洗出，完全是物理过淋溶：可溶性物质被水淋洗出，完全是物理过程程其次节其次节 生态系统的物质循环生态系统的物质循环n一、生物地化循环的基本概念n二、水循环n三、气体型循环n四、沉积型循环n五、影响生态系统物质循环的主要因素n六、养分物质再循环途径n七、有毒物质及放射性元素循环n八、生态系统养分物质收支5

27、7 2.2.1 2.2.1 物质循环的一般特征物质循环的一般特征生物地球化学循环：生态系统从大气、水体和生物地球化学循环：生态系统从大气、水体和土壤等环境中获得养分物质，通过绿色植物吸土壤等环境中获得养分物质，通过绿色植物吸取，进入生态系统，被其他生物重复利用，最取，进入生态系统，被其他生物重复利用，最终再归还于环境中的过程。这一过程包括生物终再归还于环境中的过程。这一过程包括生物与非生物二者的参与与非生物二者的参与,同时也包含一些地质与同时也包含一些地质与地理作用在內地理作用在內,因此称为生物地球化学循环因此称为生物地球化学循环 生物小循环：环境中元素经生物吸取，在生态生物小循环：环境中元素

28、经生物吸取，在生态系统中被相继利用，然后经过分解者的作用再系统中被相继利用，然后经过分解者的作用再为生产者吸取、利用为生产者吸取、利用物质循环的一般特征物质循环的一般特征58 Basics of nutrient cycling59 生物小循环生物小循环一、生物地化循环的基本概念n一、生物地化循环（biogeochemical cycle）n生态系统之间矿质化学元素的输入和输出，以及它们在生态系统内各生物之间、及在大气圈、水圈、岩石圈之间，沿特定途径往复流淌和交换的过程（主要由G.E.Hutchinson 1944和1950年提出）。二、生物地化循环基本术语n1）库）库n 物质在环境中都存在一

29、个或多个贮存场所，物质在环境中都存在一个或多个贮存场所，其数量大大超过结合在生物体中的数量，则称这其数量大大超过结合在生物体中的数量，则称这些贮存场所为库。依据库容量不同及各种养分在些贮存场所为库。依据库容量不同及各种养分在各库中的滞留时间和流淌速率的不同，可将库分各库中的滞留时间和流淌速率的不同，可将库分为两种，即贮存库和交换库。为两种，即贮存库和交换库。n（2）贮存库）贮存库n库容量大，元素在库中滞留时间长，流淌速度库容量大，元素在库中滞留时间长，流淌速度慢，多属于非生物成分。慢，多属于非生物成分。二、生物地化循环基本术语n（3）交换库）交换库n库容量小，元素在库中滞留时间短，流淌库容量小

30、，元素在库中滞留时间短，流淌速度快，多属于生物成分。速度快，多属于生物成分。n（4）流通率）流通率n指物质在生态系统中单位时间、单位面积指物质在生态系统中单位时间、单位面积流通的数量。流通的数量。n（5）流通量）流通量n通常指物质在生态系统中单位时间、单位通常指物质在生态系统中单位时间、单位面积内通过养分物质的确定值。面积内通过养分物质的确定值。二、生物地化循环基本术语n（6）周转率）周转率n 指物质在单位时间内出入一个库的流通量占该库中养指物质在单位时间内出入一个库的流通量占该库中养分物质含量的比例。可用公式表示：周转率流通量分物质含量的比例。可用公式表示：周转率流通量/库中养分物质总量。库

31、中养分物质总量。n（7）周转期）周转期n 为周转率的倒数，即周转期库中养分物质总量为周转率的倒数，即周转期库中养分物质总量/流流通量。通量。n（8）生物积累）生物积累n 指生态系统中生物不断进行新陈代谢的过程中，来自指生态系统中生物不断进行新陈代谢的过程中，来自环境的元素或难分解的化合物在生物体内的浓缩系数不环境的元素或难分解的化合物在生物体内的浓缩系数不断增加的现象。断增加的现象。n 例如牡蛎因大量积累铜而患例如牡蛎因大量积累铜而患“绿色病绿色病”。了陆地环境。了陆地环境中的生物积累速度较水域中的要慢；大型野生动物中生中的生物积累速度较水域中的要慢；大型野生动物中生物积累的水平相对而言是较低

32、的。物积累的水平相对而言是较低的。二、生物地化循环基本术语n（9）生物浓缩）生物浓缩n 指生态系统中同一养分阶层上的很多生物种群或生物指生态系统中同一养分阶层上的很多生物种群或生物个体，从四周环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，个体，从四周环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中浓度的现象，又称使生物体内该物质的浓度超过环境中浓度的现象，又称生物富集。生物富集。n 同种生物对不同物质的浓缩系数有很大差别，例同种生物对不同物质的浓缩系数有很大差别，例如在相同生态条件下，褐藻对钼的浓缩系数是如在相同生态条件下，褐藻对钼的浓缩系数是11，而，而对铅的浓缩系数是对铅的浓缩系

33、数是70000。n（10）生物放大）生物放大n 指在生态系统的食物链上，高养分级生物以低养分级指在生态系统的食物链上，高养分级生物以低养分级生物为食，某种元素或难分解化合物在生物机体内的浓生物为食，某种元素或难分解化合物在生物机体内的浓度随着养分级的上升而逐步增大的现象。度随着养分级的上升而逐步增大的现象。65 元素的性质：有的元素循环的速率快，元素的性质：有的元素循环的速率快，而有的则比较慢，这是元素化学特性和而有的则比较慢，这是元素化学特性和被生物有机体利用的方式不同所确定的。被生物有机体利用的方式不同所确定的。如如CO2 1CO2 1年年,N 100,N 100万年万年 生物的生长速率：

34、确定生物对物质吸取生物的生长速率：确定生物对物质吸取的速率以及物质在食物网中运动的速度的速率以及物质在食物网中运动的速度(二二)、影响物质循环速率的因素、影响物质循环速率的因素66 有机物质腐烂的速率：适宜的环境有有机物质腐烂的速率：适宜的环境有利于分解者的生存，并使有机体很快利于分解者的生存，并使有机体很快分解，供生物重新利用分解，供生物重新利用 人类活动的影响：人类活动的影响：开垦农田和砍伐森林引起土壤矿物质开垦农田和砍伐森林引起土壤矿物质的流失，影响物质循环速率的流失，影响物质循环速率 化石燃烧把硫和二氧化硫释放大气中化石燃烧把硫和二氧化硫释放大气中 （3 3）影响物质循环速率的因素）影

35、响物质循环速率的因素67 气体型循环气体型循环 贮存库是大气和海洋贮存库是大气和海洋 有气体形式的分子参与循环过程有气体形式的分子参与循环过程 循环速度快，例如循环速度快，例如CO2CO2、N2N2、O2O2等等 沉积型循环沉积型循环 贮存库是岩石、土壤和沉积物贮存库是岩石、土壤和沉积物 没有气体形式的分子参与循环过程没有气体形式的分子参与循环过程 循环速度慢，时间以千年计算，例如循环速度慢，时间以千年计算，例如P P、CaCa、MgMg等等 水循环水循环 水的全球循环过程水的全球循环过程 生态系统中全部的物质循环都离不开水循环的推动生态系统中全部的物质循环都离不开水循环的推动三、生物地化循环

36、的三、生物地化循环的3种主要类型种主要类型 （1）水循环）水循环n没有水的循环，就没有生物地化循环，没有水的循环，就没有生物地化循环，就没有生态系统的功能就没有生态系统的功能。n水循环是太阳能推动，在陆地、大气水循环是太阳能推动，在陆地、大气和海洋间循环和海洋间循环 n地表总水量：地表总水量：1.4109km3，海洋，海洋约占约占97%69 The Hydrologic Cycle(40)(71)(111)(385)(425)(40)103km3The Hydrologic Cycle降雨降雨截留截留穿透雨穿透雨蒸腾蒸腾渗透渗透土壤吸取土壤吸取地表地表径流径流地下径流地下径流消费者消费者地面蒸

37、发地面蒸发生态系统中的水循环生态系统中的水循环 （2）气体型循环）气体型循环n包括碳、氮、氧等气体的循环，贮存库主要在大气和海洋；循环性能完善，其循环与大气、海洋亲密相关；具明显的全球性循环。2.1 碳循环碳循环 n碳的重要性：生命元素、能量流淌碳的重要性：生命元素、能量流淌 n碳库：海洋和大气、生物体碳库：海洋和大气、生物体 n碳的存在形式：碳的存在形式：CO2，无机盐，有机碳，无机盐，有机碳 n主要循环过程主要循环过程 n生物的同化和异化过程生物的同化和异化过程 n大气和海洋间的大气和海洋间的CO2交换交换 n碳酸盐的沉淀作用碳酸盐的沉淀作用 n人类活动对碳循环造成严峻影响，引起气候变人类

38、活动对碳循环造成严峻影响，引起气候变更的主要缘由更的主要缘由74 The Carbon Cycle75 9290750611015gCThe Carbon Cycle76 CO2排放CO2的排放2.2 氮循环氮循环 n氮的重要性氮的重要性 n氮库：大气、土壤、陆地植被氮库：大气、土壤、陆地植被 n生物可利用的氮的形式：生物可利用的氮的形式：NO32-、NO22-、NH4+n氮循环的主要过程氮循环的主要过程 n固氮作用固氮作用 n氨化作用氨化作用 n硝化作用硝化作用 n反硝化作用反硝化作用78 氨化作用：由氨化细菌和真菌的作用将有机氮氨化作用：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，

39、氨溶水成为分解成为氨和氨化合物，氨溶水成为NH4+NH4+，为，为植物利用植物利用 硝化作用：在通气良好的土壤中，氨化合物被硝化作用：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，供植物吸取利用硝酸盐，供植物吸取利用 反硝化作用：反硝化细菌将亚硝酸盐转变成氮反硝化作用：反硝化细菌将亚硝酸盐转变成氮气，回到大气库中气，回到大气库中氨化作用、硝化作用和反硝化作用氨化作用、硝化作用和反硝化作用固氮作用固氮作用 n类型类型 n闪电、宇宙射线、火山爆发等高能固氮闪电、宇宙射线、火山爆发等高能固氮 n工业固氮：工业固氮：400摄氏度，

40、摄氏度，200大气压下大气压下 n生物固氮：固氮菌、与豆科植物共生的根瘤菌和生物固氮：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蓝藻等自养和异养微生物 n意义意义 n平衡反硝化作用平衡反硝化作用 n对局域缺氮环境有重要意义对局域缺氮环境有重要意义 n使氮进入生物循环生态系统中的氮循环使氮进入生物循环生态系统中的氮循环80 生态系统中的氮循环生态系统中的氮循环生态系统中的氮循环氮循环 在生态系统中，植物从土壤中吸取硝酸盐，氨基酸彼此联结构成蛋白质分子，再与其他化合物一起建立了植物有机体，于是氮素进入生态系统的生产者有机体，进一步为动物取食，转变为含氮的动物蛋白质。动植物排泄物或残体等

41、含氮的有机物经微生物分解为CO2、H2O和NH3返回环境，NH3可被植物再次利用，进入新的循环。氮在生态系统的循环过程中，常因有机物的燃烧而挥发损失；或因土壤通气不良，硝态氮经反硝化作用变为游离氮而挥发损失；或因浇灌、水蚀、风蚀、雨水淋洗而流失等。损失的氮或进入大气，或进入水体，变为多数植物不能干脆利用的氮素。因此，必需通过上述各种固氮途径来补充，从而保持生态系统中氮素的循环平衡。83 1012gN 氮的循环氮的循环84 The Nitrogen Cycle 四、沉积型循环n磷循环n 磷是生命信息元素。磷循环属典型的沉积循环。磷以不活跃的地壳作为主要贮存库。岩石经土壤风化释放的磷酸盐和农田中施

42、用的磷肥，被植物吸取进入植物体内，含磷有机物沿两条循环支路循环n沿食物链传递，并以粪便、残体归还土壤 n以枯枝落叶、秸秆归还土壤。各种含磷有机化合物经土壤微生物的分解，转变为可溶性的磷酸盐，可再次供应植物吸取利用，这是磷的生物小循环 n 磷循环五、影响生态系统物质循环的主要因素第三章生态系统的信息传递和价值流n一、信息基本概念及特征n二、信息传递模型n三、信息传递的实例n四、信息主要类型n五、动物通讯行为的类型n六、生态系统中信息传递的意义是什么？一、信息基本概念及特征n信息是现实世界物质客体之间相互联系的形式。对于生态系统而言，信息就是自然、社会之间的普遍联系。n在生态系统的各个组成成员之间

43、及各个成员的内部都存在着信息沟通，彼此间进行着信息传递。这种信息传递又称为信息流。生态系统中存在着信息流。生态系统信息流不仅包含着个体（物种）、种群和群落等不同水平上的信息，而且，所以生物的分类阶元及其各部分都有特殊的信息联系，从而赐予生态系统以新的特点。一、信息基本概念及特征n种类：有物理信息、化学信息、养分信息和行为信息四种 n信息的属性 n（1）信息是客观存在的；（2）信息来源于物质，与能量也有亲密关系；（3）信息既不是物质，也不是能量；（4）人类的信息具学问性；（5）信息是重要资源，可收集、加工、压缩、更新和共享。一、信息基本概念及特征n信息的主要特征:n（1）传播扩展性n（2）永续性n（3）时效性n（4）共享性n（5）转化性感谢感谢谢 谢！欢迎提出珍贵看法！lverfuliang126