生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學

1、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎生態(tài)學基礎生態(tài)學生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學第四部分第四部分 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學1234生態(tài)系統(tǒng)的一般特征的一般特征生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)陸地生態(tài)系統(tǒng)主要類型陸地生態(tài)系統(tǒng)主要類型生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學11.11.生態(tài)系統(tǒng)的一般特征生態(tài)系統(tǒng)的一般特征11.1 11.1 生態(tài)系統(tǒng)的基本概念生態(tài)系統(tǒng)的基本概念11.2 11.2 生態(tài)系統(tǒng)的組成與結構生態(tài)系統(tǒng)的組成與結構11.3 11.3 食物鏈和食物網(wǎng)食物鏈和食物網(wǎng)11.4 11.4 營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔11.5 11.5 生態(tài)效率生態(tài)效率11.6 11.6 生態(tài)系統(tǒng)的反

2、饋調(diào)節(jié)和生態(tài)金字塔生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)和生態(tài)金字塔生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)(ecosystem)：在一定空間中共同棲居著的：在一定空間中共同棲居著的所有生物所有生物( (生物群落生物群落) )與其環(huán)境之間由于不斷進行物與其環(huán)境之間由于不斷進行物質循環(huán)和能量流動過程而形成的統(tǒng)一整體質循環(huán)和能量流動過程而形成的統(tǒng)一整體 系統(tǒng)系統(tǒng)(system)(system)：相互作用、相互依賴的事物有規(guī)律：相互作用、相互依賴的事物有規(guī)律地聯(lián)合的集合體地聯(lián)合的集合體許多成分組成許多成分組成獨立的、特定的功能獨立的、特定的功能各成分間相互聯(lián)系、相互作用各成分間相互聯(lián)系、相互作用 生物地理

3、群落生物地理群落(biogeocoenosis)(biogeocoenosis)11.1 11.1 生態(tài)系統(tǒng)的基本概念生態(tài)系統(tǒng)的基本概念生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學 生態(tài)學的一個主要結構和功能單位，屬于生態(tài)學研生態(tài)學的一個主要結構和功能單位，屬于生態(tài)學研究的最高層次究的最高層次 內(nèi)部具有自我調(diào)節(jié)能力內(nèi)部具有自我調(diào)節(jié)能力 能量流動、物質循環(huán)和信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的三大能量流動、物質循環(huán)和信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的三大功能功能 營養(yǎng)級的數(shù)目受限于生產(chǎn)者所固定的最大能值和能營養(yǎng)級的數(shù)目受限于生產(chǎn)者所固定的最大能值和能量在流動中巨大損失，生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)級不會超過量在流動中巨大損失，生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)級不會超過5-65-6個個

4、動態(tài)系統(tǒng)動態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的特征生態(tài)系統(tǒng)的特征生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學11.2 11.2 生態(tài)系統(tǒng)的構成和結構生態(tài)系統(tǒng)的構成和結構 11.2.1 11.2.1 生物群落生物群落 生產(chǎn)者生產(chǎn)者 (producer)(producer) 消費者消費者 (consumer)(consumer)：食草動物、食肉動物、大型：食草動物、食肉動物、大型食肉動物食肉動物 分解者分解者 (decomposer)(decomposer) 11.2.2 11.2.2 非生物環(huán)境非生物環(huán)境 無機物質無機物質 有機物質有機物質 氣候因素氣候因素( (及其他物理條件）及其他物理條件） 11.2.3 11.2.3 成份之間的相互作用關

5、系成份之間的相互作用關系生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學池塘生態(tài)系統(tǒng)示意圖池塘生態(tài)系統(tǒng)示意圖生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學一個簡單的陸地生態(tài)系統(tǒng)模式圖一個簡單的陸地生態(tài)系統(tǒng)模式圖生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學生態(tài)系統(tǒng)各成份的相互關系生態(tài)系統(tǒng)各成份的相互關系無機物質無機物質 有機物質有機物質 氣候氣候因素因素消費者消費者分解者分解者生產(chǎn)者生產(chǎn)者植物，植物，化能合成細菌化能合成細菌動物，包括動物，包括大型消費者大型消費者小型消費者小型消費者細菌細菌真菌真菌日光能日光能生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學表示出三個亞系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)結構一般模型表示出三個亞系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)結構一般模型生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學11.3 11.3 食物鏈和食物網(wǎng)食物鏈和食物網(wǎng) 11.3.1 11.3.1

6、食物鏈食物鏈 (food chain)(food chain)：生產(chǎn)者所固定的能量和物質，：生產(chǎn)者所固定的能量和物質，通過一系列取食和被食的關系在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞，各種生物通過一系列取食和被食的關系在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞，各種生物按其食物關系排列的鏈狀順序按其食物關系排列的鏈狀順序 11.3.2 11.3.2 食物網(wǎng)食物網(wǎng) (food web)(food web)：食物鏈彼此交錯連結，形成一：食物鏈彼此交錯連結，形成一個網(wǎng)狀結構個網(wǎng)狀結構生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學食物鏈類型食物鏈類型 捕食食物鏈捕食食物鏈 碎屑食物鏈碎屑食物鏈 寄生食物鏈寄生食物鏈生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學捕食食物鏈捕食食物鏈 綠色植物為起點到食草動物進而到

7、食肉動物的食物鏈綠色植物為起點到食草動物進而到食肉動物的食物鏈 植物植物- -食草動物食草動物- -食肉動物食肉動物 草原上：青草草原上：青草- -野兔野兔- -狐貍狐貍- -狼狼 湖泊中：藻類湖泊中：藻類- -甲殼類甲殼類- -小魚小魚- -大魚大魚生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學碎屑食物鏈碎屑食物鏈 動、植物的遺體被食動、植物的遺體被食腐性生物腐性生物( (小型土壤動小型土壤動物、真菌、細菌物、真菌、細菌) )取食，取食，然后到他們的捕食者然后到他們的捕食者的食物鏈的食物鏈 植物殘體植物殘體- -蚯蚓蚯蚓- -線蟲線蟲類類- -節(jié)肢動物節(jié)肢動物生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學寄生食物鏈寄生食物鏈 由宿主和寄生物構成由宿主和寄

8、生物構成 以大型動物為食物鏈的起點，繼之以小型動物、微型動以大型動物為食物鏈的起點，繼之以小型動物、微型動物、細菌和病毒物、細菌和病毒 后者與前者是寄生關系后者與前者是寄生關系 哺乳動物或鳥類哺乳動物或鳥類- -跳蚤跳蚤- -原生動物原生動物- -細菌細菌- -病毒病毒生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學一個食物鏈的例子一個食物鏈的例子“螳螂捕蟬，黃雀在后螳螂捕蟬，黃雀在后”螳螂捕蟬，螳螂捕蟬，黃雀在后！黃雀在后！哈！哈！哈！哈！植物汁液植物汁液蟬蟬(初級消費者初級消費者)螳螂螳螂(二級消費者二級消費者)黃雀黃雀(三級消費者三級消費者)鷹鷹(四級消費者四級消費者)(頂極食肉動物頂極食肉動物)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學食物網(wǎng)食物

9、網(wǎng) 一種生物常常以多種食物為食，而同一種食物又常常一種生物常常以多種食物為食，而同一種食物又常常為多種消費者取食，于是食物鏈交錯起來，多條食物為多種消費者取食，于是食物鏈交錯起來，多條食物鏈相聯(lián)，形成了食物網(wǎng)鏈相聯(lián)，形成了食物網(wǎng) 食物網(wǎng)不僅維持著生態(tài)系統(tǒng)的相對平衡，并推動著生食物網(wǎng)不僅維持著生態(tài)系統(tǒng)的相對平衡，并推動著生物的進化，成為自然界發(fā)展演變的動力物的進化，成為自然界發(fā)展演變的動力 食物網(wǎng)以營養(yǎng)為紐帶，把生物與環(huán)境、生物與生物緊食物網(wǎng)以營養(yǎng)為紐帶，把生物與環(huán)境、生物與生物緊密聯(lián)系起來的結構，稱為生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構密聯(lián)系起來的結構，稱為生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學食物網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學生

10、態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學11.4 11.4 營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔 營養(yǎng)級營養(yǎng)級(trophic level)(trophic level)：處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有：處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物種的總和生物種的總和生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)級數(shù)目生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)級數(shù)目 各營養(yǎng)級消費者不可能各營養(yǎng)級消費者不可能100%100%利用前一營養(yǎng)級的生物量利用前一營養(yǎng)級的生物量 各營養(yǎng)級同化率也不是各營養(yǎng)級同化率也不是100%100%，總有一部分排泄出去，總有一部分排泄出去 各營養(yǎng)級生物要維持自身的活動，消耗一部分熱量各營養(yǎng)級生物要維持自身的活動，消耗一部分熱量 能流在通過各營養(yǎng)級時會急劇減少，

11、食物鏈就不可能太能流在通過各營養(yǎng)級時會急劇減少，食物鏈就不可能太長長 生態(tài)系統(tǒng)中的營養(yǎng)級一般只有四、五級，很少超過六級生態(tài)系統(tǒng)中的營養(yǎng)級一般只有四、五級，很少超過六級生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學生態(tài)金字塔生態(tài)金字塔(ecological pyramid)(ecological pyramid) 營養(yǎng)級之間的數(shù)量關系營養(yǎng)級之間的數(shù)量關系 數(shù)量關系可采用生物量、能量和個體數(shù)量單位來表數(shù)量關系可采用生物量、能量和個體數(shù)量單位來表示示 能量金字塔能量金字塔 生物量金字塔生物量金字塔 數(shù)量金字塔數(shù)量金字塔生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學能量能量金字金字塔塔 由各營養(yǎng)級所固定的總能量值的多少來構成的生態(tài)金字由各營養(yǎng)級所固定的總能量值的多

12、少來構成的生態(tài)金字塔塔 以相同的單位面積和單位時間內(nèi)的生產(chǎn)者和各級消費者以相同的單位面積和單位時間內(nèi)的生產(chǎn)者和各級消費者所積累的能量比率來構造所積累的能量比率來構造 千卡千卡/ /平方米平方米年年生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學energy pyramid生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學生物量金字塔生物量金字塔 以相同單位面積上生產(chǎn)者和各級消費者的生物量即生命物質以相同單位面積上生產(chǎn)者和各級消費者的生物量即生命物質總量建立的金字塔。對陸地、淺水生態(tài)系統(tǒng)中比較典型，因總量建立的金字塔。對陸地、淺水生態(tài)系統(tǒng)中比較典型，因為生產(chǎn)者是大型的，所以塔基比較大，金字塔比較規(guī)則為生產(chǎn)者是大型的，所以塔基比較大，金字塔比較規(guī)則生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學生物

13、量金字塔生物量金字塔 湖泊和開曠海洋，第一性生產(chǎn)者主要為微型藻類，生活周期短，湖泊和開曠海洋，第一性生產(chǎn)者主要為微型藻類，生活周期短，繁殖迅速，大量被植食動物取食利用，在任何時間它的現(xiàn)存量很繁殖迅速，大量被植食動物取食利用，在任何時間它的現(xiàn)存量很低，導致這些生態(tài)系統(tǒng)的生物量金字塔呈倒金字塔形低，導致這些生態(tài)系統(tǒng)的生物量金字塔呈倒金字塔形生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學數(shù)量金字塔數(shù)量金字塔 單位面積內(nèi)生產(chǎn)者的個體數(shù)目為塔基，以相同面積內(nèi)各營養(yǎng)單位面積內(nèi)生產(chǎn)者的個體數(shù)目為塔基，以相同面積內(nèi)各營養(yǎng)級位有機體數(shù)目構成塔身及塔頂。一般每一個營養(yǎng)級所包括級位有機體數(shù)目構成塔身及塔頂。一般每一個營養(yǎng)級所包括的有機體數(shù)目，沿食

14、物鏈向上遞減。的有機體數(shù)目，沿食物鏈向上遞減。生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學數(shù)量金字塔數(shù)量金字塔 有時植食動物比生有時植食動物比生產(chǎn)者數(shù)目多。如昆產(chǎn)者數(shù)目多。如昆蟲和樹木蟲和樹木 個體大小差別很大，個體大小差別很大，只用個體數(shù)目多少只用個體數(shù)目多少來說明問題有局限來說明問題有局限性。性。生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學不同類型金字塔的比較不同類型金字塔的比較 能量金字塔表達營養(yǎng)結構最全面，確切表示食物通能量金字塔表達營養(yǎng)結構最全面，確切表示食物通過食物鏈的效率，永遠是正塔型過食物鏈的效率，永遠是正塔型 數(shù)量金字塔過分突出小生物體的重要性數(shù)量金字塔過分突出小生物體的重要性 生物量金字塔過分突出大生物體的重要性生物量金字塔過分突出

15、大生物體的重要性生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學11.5 11.5 生態(tài)效率生態(tài)效率 生態(tài)效率：各種能流參數(shù)中的任何一個參數(shù)在營養(yǎng)級生態(tài)效率：各種能流參數(shù)中的任何一個參數(shù)在營養(yǎng)級之間或營養(yǎng)級內(nèi)部的比值。之間或營養(yǎng)級內(nèi)部的比值。 能量參數(shù)：能量參數(shù)： 攝取量（攝取量（I I）：表示各生物所攝取的能量）：表示各生物所攝取的能量 同化量同化量(A)(A)：動物消化道內(nèi)被吸收的能量，即消費：動物消化道內(nèi)被吸收的能量，即消費者吸收所采食的食物能；植物光合作用所固定的日者吸收所采食的食物能；植物光合作用所固定的日光能光能 呼吸量呼吸量(R)(R)：生物在呼吸等新陳代謝和各種活動所：生物在呼吸等新陳代謝和各種活動所消耗的全部

16、能量消耗的全部能量 生產(chǎn)量生產(chǎn)量(P)(P)：生物呼吸消耗后所凈剩的同化能量值。：生物呼吸消耗后所凈剩的同化能量值。P= A- RP= A- R生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學營養(yǎng)級位之內(nèi)的生態(tài)效率營養(yǎng)級位之內(nèi)的生態(tài)效率 量度一個物種利用食物能的效率，即同化能量的有效程度量度一個物種利用食物能的效率，即同化能量的有效程度生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學同化效率同化效率 被植物吸收的日光能中被光合作用所固定的能量比例，被植物吸收的日光能中被光合作用所固定的能量比例，或被動物攝食的能量中被同化了的能量比例：或被動物攝食的能量中被同化了的能量比例：Ae = AAe = An n / I/ In n 肉食動物的同化效率高于植食動物肉食動

17、物的同化效率高于植食動物生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學生產(chǎn)效率生產(chǎn)效率 生產(chǎn)效率生產(chǎn)效率 = n= n營養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量營養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量/n/n營養(yǎng)級的同化能量營養(yǎng)級的同化能量 生態(tài)生長效率生態(tài)生長效率 = n= n營養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量營養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量/n/n營養(yǎng)級的攝入能量營養(yǎng)級的攝入能量 營養(yǎng)級越高，生長效率越低營養(yǎng)級越高，生長效率越低 植物的生長效率植物的生長效率 動物動物 植物將光合能量大約植物將光合能量大約40%40%呼吸，呼吸，60%60%生長生長 肉食動物同化能量大約肉食動物同化能量大約65%65%用于呼吸，用于呼吸，35%35%用于生長用于生長 哺乳動物呼吸消耗的能量最多，大約占同化量的哺乳動物呼吸

18、消耗的能量最多，大約占同化量的97-99%97-99%，只有只有1%-3%1%-3%用于凈生產(chǎn)量用于凈生產(chǎn)量生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學營養(yǎng)級位之間的生態(tài)效率營養(yǎng)級位之間的生態(tài)效率 消費效率：消費效率量度一個營養(yǎng)級對前一營養(yǎng)消費效率：消費效率量度一個營養(yǎng)級對前一營養(yǎng)級的相對取食壓力。級的相對取食壓力。 消費效率消費效率= n+1= n+1營養(yǎng)級的消費能量營養(yǎng)級的消費能量 /n/n營養(yǎng)級的凈營養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量生產(chǎn)量 一般在一般在20-35%20-35%范圍內(nèi)，每一營養(yǎng)級凈生產(chǎn)的范圍內(nèi)，每一營養(yǎng)級凈生產(chǎn)的65%-65%-75%75%進入碎屑食物鏈進入碎屑食物鏈生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學林德曼效率林德曼效率 林德曼效率：林德曼

19、效率：n+1n+1營養(yǎng)級所獲得的能量占營養(yǎng)級所獲得的能量占n n營養(yǎng)級所營養(yǎng)級所獲得的能量之比：獲得的能量之比： Le=ILe=In+1n+1/I/In n 林得曼定律（十分之一定律）：能量沿營養(yǎng)級的移林得曼定律（十分之一定律）：能量沿營養(yǎng)級的移動時，逐級變小，后一營養(yǎng)級只能是前一營養(yǎng)級能動時，逐級變小，后一營養(yǎng)級只能是前一營養(yǎng)級能量的十分之一左右。量的十分之一左右。生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學林德曼效率林德曼效率生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學11.6.11.6.生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)和生態(tài)平衡生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)和生態(tài)平衡 反饋調(diào)節(jié)：反饋調(diào)節(jié)：當生態(tài)系統(tǒng)某一成分發(fā)生變化，它必然引當生態(tài)系統(tǒng)某一成分發(fā)生變化，它必然引起其他成分出

20、現(xiàn)一系列相應變化，這些變化又反過來起其他成分出現(xiàn)一系列相應變化，這些變化又反過來影響最初發(fā)生變化的那種成分影響最初發(fā)生變化的那種成分 負反饋：負反饋：系統(tǒng)中某一成分的變化所引起的其他一系列系統(tǒng)中某一成分的變化所引起的其他一系列變化，結果是抑制和減弱最初發(fā)生變化的那種成分的變化，結果是抑制和減弱最初發(fā)生變化的那種成分的變化，使生態(tài)系統(tǒng)達到或保持平衡或穩(wěn)態(tài)變化，使生態(tài)系統(tǒng)達到或保持平衡或穩(wěn)態(tài) 正反饋：正反饋：系統(tǒng)中某一成分的變化所引起的其他一系列系統(tǒng)中某一成分的變化所引起的其他一系列變化，反過來加速最初發(fā)生變化的成分所發(fā)生的變化，變化，反過來加速最初發(fā)生變化的成分所發(fā)生的變化，使生態(tài)系統(tǒng)遠離平衡狀

21、態(tài)或穩(wěn)態(tài)。如湖泊污染，導致使生態(tài)系統(tǒng)遠離平衡狀態(tài)或穩(wěn)態(tài)。如湖泊污染，導致魚的數(shù)量因死亡而減少，由于魚體腐爛，加重湖泊污魚的數(shù)量因死亡而減少，由于魚體腐爛，加重湖泊污染并引起更多魚類的死亡染并引起更多魚類的死亡生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學生態(tài)系統(tǒng)中的反饋（正反饋（左）和負反饋（右）正反饋（左）和負反饋（右）狼狼狼狼兔兔兔兔植物植物植物植物狼狼餓餓死死狼狼吃吃飽飽吃了吃了較多較多兔子兔子吃了吃了較少較少兔子兔子兔兔吃吃飽飽兔兔餓餓死死吃了吃了較少較少的草的草吃了吃了大量大量的草的草污染污染 魚死亡魚死亡污染污染 魚死亡魚死亡 魚死亡魚死亡 污染污染 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學 生態(tài)平衡：生態(tài)系統(tǒng)通過發(fā)育和調(diào)節(jié)所達到的一種穩(wěn)

22、生態(tài)平衡：生態(tài)系統(tǒng)通過發(fā)育和調(diào)節(jié)所達到的一種穩(wěn)定狀態(tài)，它包括結構、功能和能量輸入和輸出的穩(wěn)定定狀態(tài)，它包括結構、功能和能量輸入和輸出的穩(wěn)定 生態(tài)閾值：生態(tài)系統(tǒng)受外界干擾后，自動調(diào)節(jié)的極限生態(tài)閾值：生態(tài)系統(tǒng)受外界干擾后，自動調(diào)節(jié)的極限 生態(tài)危機：由于人類盲目活動而導致局部地區(qū)甚至整生態(tài)危機：由于人類盲目活動而導致局部地區(qū)甚至整個生物圈結構和功能的失衡，從而威脅人類的生存。個生物圈結構和功能的失衡，從而威脅人類的生存。11.6.11.6.生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)和生態(tài)平衡生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)和生態(tài)平衡生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學12.12.生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動 12.1 12.1 生態(tài)系統(tǒng)中的初級生

23、產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn) 12.2 12.2 生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產(chǎn) 12.3 12.3 生態(tài)系統(tǒng)中的分解生態(tài)系統(tǒng)中的分解 12.4 12.4 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學12.1 12.1 生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn) 12.1.1 12.1.1 初級生產(chǎn)的基本概念初級生產(chǎn)的基本概念 12.1.2 12.1.2 地球上初級生產(chǎn)力的分布地球上初級生產(chǎn)力的分布 12.1.3 12.1.3 初級生產(chǎn)的生產(chǎn)效率初級生產(chǎn)的生產(chǎn)效率 12.1.4 12.1.4 初級生產(chǎn)量的限制因素初級生產(chǎn)量的限制因素 12.1.5 12.1.5 初級生產(chǎn)量的測定方法

24、初級生產(chǎn)量的測定方法生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學12.1.1 12.1.1 初級生產(chǎn)的基本概念初級生產(chǎn)的基本概念 初級生產(chǎn)：自養(yǎng)生物的生產(chǎn)過程，其提供的生產(chǎn)力為初初級生產(chǎn)：自養(yǎng)生物的生產(chǎn)過程，其提供的生產(chǎn)力為初級生產(chǎn)力級生產(chǎn)力 次級生產(chǎn)：異養(yǎng)生物再生產(chǎn)過程，提供的生產(chǎn)力為次級次級生產(chǎn)：異養(yǎng)生物再生產(chǎn)過程，提供的生產(chǎn)力為次級生產(chǎn)力生產(chǎn)力 生產(chǎn)過程：生產(chǎn)過程： 生產(chǎn)者通過光合作用合成復雜的有機物質，使植物生產(chǎn)者通過光合作用合成復雜的有機物質，使植物的生物量的生物量( (包括個體數(shù)量和生長包括個體數(shù)量和生長) )增加增加 消費者攝食植物已經(jīng)制造好的有機物質消費者攝食植物已經(jīng)制造好的有機物質( (包括直接的包括直接

25、的取食植物和間接的取食食草動物和食肉動物取食植物和間接的取食食草動物和食肉動物) )，通過，通過消化、吸收在合成為自身所需的有機物質，增加動消化、吸收在合成為自身所需的有機物質，增加動物的生產(chǎn)量物的生產(chǎn)量生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學初級生產(chǎn)的基本概念初級生產(chǎn)的基本概念 初級生產(chǎn)量初級生產(chǎn)量(primary production)(primary production)：綠色植物通：綠色植物通過光合作用合成有機物質的數(shù)量稱為初級生產(chǎn)量，過光合作用合成有機物質的數(shù)量稱為初級生產(chǎn)量，也稱第一性生產(chǎn)量也稱第一性生產(chǎn)量 凈凈初初級生產(chǎn)級生產(chǎn)量量(net primary production)(net primary

26、production)：初級：初級生產(chǎn)過程植物固定的能量一部分被植物自己的呼生產(chǎn)過程植物固定的能量一部分被植物自己的呼吸消耗掉，剩下的可用于植物的生長和生殖，這吸消耗掉，剩下的可用于植物的生長和生殖，這部分生產(chǎn)量成為部分生產(chǎn)量成為淨初級淨初級生產(chǎn)生產(chǎn)量量(NP)(NP) 總總初初級生產(chǎn)級生產(chǎn)量量(gross primary production)(gross primary production)：初：初級生產(chǎn)過程植物固定的能量的總量級生產(chǎn)過程植物固定的能量的總量 GP=NP+RGP=NP+R生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學 初級生產(chǎn)力：植物群落在一定空間一定時間內(nèi)所生初級生產(chǎn)力：植物群落在一定空間一定時間內(nèi)所

27、生產(chǎn)的有機物質積累的數(shù)量產(chǎn)的有機物質積累的數(shù)量 生物量生物量 (biomass)(biomass)：是指某一時刻單位面積上積存：是指某一時刻單位面積上積存的有機物質的量。以鮮重或干重表示的有機物質的量。以鮮重或干重表示 現(xiàn)存量：是指綠色植物初級生產(chǎn)量被植食動物取食現(xiàn)存量：是指綠色植物初級生產(chǎn)量被植食動物取食及枯枝落葉掉落后所剩下的存活部分及枯枝落葉掉落后所剩下的存活部分 SC=GP-R-H-DSC=GP-R-H-D初級生產(chǎn)的基本概念初級生產(chǎn)的基本概念生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學初級生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學11.1.2 11.1.2 地球上初級生產(chǎn)力的分布地球上初級生產(chǎn)力的分布 不同生態(tài)系統(tǒng)類型的初級生產(chǎn)力不同不同

28、生態(tài)系統(tǒng)類型的初級生產(chǎn)力不同 陸地比水域的初級生產(chǎn)力總量大陸地比水域的初級生產(chǎn)力總量大 陸地上初級生產(chǎn)力有隨緯度增加逐漸降低的趨勢陸地上初級生產(chǎn)力有隨緯度增加逐漸降低的趨勢 海洋中初級生產(chǎn)力由河口灣向大陸架和大洋區(qū)逐漸降海洋中初級生產(chǎn)力由河口灣向大陸架和大洋區(qū)逐漸降低低 生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力隨群落的演替而變化生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力隨群落的演替而變化 水體和陸地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力有垂直變化水體和陸地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力有垂直變化 初級生產(chǎn)力隨季節(jié)變化初級生產(chǎn)力隨季節(jié)變化生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學不同生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學世界上主要生物群帶的初級生產(chǎn)力世界上主要生物群帶的初級生產(chǎn)力生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學NET P

29、RIMARY PRODUCTIVITY生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學初級生產(chǎn)力的分布初級生產(chǎn)力的分布 生產(chǎn)力極低的區(qū)域：生產(chǎn)力極低的區(qū)域：1000kcal/m1000kcal/m2 2.a.a或者更少，如大部或者更少，如大部分海洋和荒漠。分海洋和荒漠。 中等生產(chǎn)力區(qū)域：中等生產(chǎn)力區(qū)域：1000-10000kcal/m1000-10000kcal/m2 2.a.a，如草地、沿，如草地、沿海區(qū)域、深湖和一些農(nóng)田。海區(qū)域、深湖和一些農(nóng)田。 高生產(chǎn)力的區(qū)域：高生產(chǎn)力的區(qū)域：10000-20000kcal/m10000-20000kcal/m2 2.a.a或者更多，如或者更多，如大部分濕地生態(tài)系統(tǒng)、河口灣、泉水、珊瑚礁

30、、熱帶大部分濕地生態(tài)系統(tǒng)、河口灣、泉水、珊瑚礁、熱帶雨林和精耕細作的農(nóng)田、沖積平原上的植物群落等。雨林和精耕細作的農(nóng)田、沖積平原上的植物群落等。生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學地球主要陸地生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力強烈受溫度和降水的影響地球主要陸地生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力強烈受溫度和降水的影響P: productivity P: productivity ( (t t hmhm-2-2 a a-1-1) )B: biomass B: biomass ( (t t hmhm-2-2) )R: radiation R: radiation ( (kcalkcal cmcm-2-2 d d-1-1) )生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學NPRCO

31、2光光H2O營養(yǎng)營養(yǎng)取食取食O2溫度溫度陸地生態(tài)系統(tǒng)中，初級生產(chǎn)量是由光、二氧化碳、水、營養(yǎng)物陸地生態(tài)系統(tǒng)中，初級生產(chǎn)量是由光、二氧化碳、水、營養(yǎng)物質質(物質因素物質因素) 、氧和溫度、氧和溫度(環(huán)境調(diào)節(jié)因素環(huán)境調(diào)節(jié)因素)六個因素決定的。六個因素決定的。污染物污染物光合作用光合作用生物量生物量GP12.1.4 12.1.4 初級生產(chǎn)量的限制因素初級生產(chǎn)量的限制因素生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學陸地生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng) 輻射強度和日照時間：光強升高，光照時間長，提高輻射強度和日照時間：光強升高，光照時間長，提高產(chǎn)量產(chǎn)量 光合途徑：光合作用途徑的不同，直接影響初級生產(chǎn)光合途徑：光合作用途徑的不同，直接影響初級生產(chǎn)

32、力的高低力的高低 水：光合作用的原料，缺水顯著抑制光合速率水：光合作用的原料，缺水顯著抑制光合速率 溫度：溫度升高，總光合速率升高溫度：溫度升高，總光合速率升高 營養(yǎng)元素營養(yǎng)元素 二氧化碳二氧化碳 食草動物食草動物生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學水域生態(tài)系統(tǒng)水域生態(tài)系統(tǒng) 光光P=RP=R* *C C* *3.7/k3.7/k P P：浮游植物的凈初：浮游植物的凈初級生產(chǎn)力，級生產(chǎn)力，R R：相對：相對光合率，光合率，k k：光強度：光強度隨水深度而減弱的衰隨水深度而減弱的衰變系數(shù)，變系數(shù)，C C：水中的：水中的葉綠素含量葉綠素含量 營養(yǎng)物質：營養(yǎng)物質：N/PN/P生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學12.1.5 12.1.5 初級生

33、產(chǎn)量的測定方法初級生產(chǎn)量的測定方法收獲量測定法收獲量測定法氧氣測定法氧氣測定法二氧化碳測定法二氧化碳測定法放射性標記物測定法放射性標記物測定法葉綠素測定法葉綠素測定法生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學收獲量測定法收獲量測定法 陸生定期收獲植被，烘干至恒重陸生定期收獲植被，烘干至恒重 以每年每平方米的干物質重量表示以每年每平方米的干物質重量表示 以其以其生物量生物量的的產(chǎn)產(chǎn)出出測定測定，但，但位于位于地下的地下的生物量生物量，難以難以測定測定 地下的部分可以地下的部分可以占占有有40%40%至至85%85%的的總生產(chǎn)量總生產(chǎn)量，因此，因此不能不能省略省略生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學氧氣測定法氧氣測定法 通過氧氣變化量測定總初級生

34、產(chǎn)量通過氧氣變化量測定總初級生產(chǎn)量 19271927年年T.Garder, H.H.GranT.Garder, H.H.Gran用于測定海洋生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)用于測定海洋生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)量量 從一定深度取自養(yǎng)生物的水樣，分裝在體積為從一定深度取自養(yǎng)生物的水樣，分裝在體積為125-125-300ml300ml的白瓶的白瓶( (透光透光) )、黑瓶、黑瓶( (不透光不透光) )和對照瓶中和對照瓶中 對照瓶測定初始的溶氧量對照瓶測定初始的溶氧量IBIB 黑白瓶放置在取水樣的深度，間隔一定時間取出，黑白瓶放置在取水樣的深度，間隔一定時間取出，用化學滴定測定黑白瓶的的含氧量用化學滴定測定黑白瓶的的含氧量DBDB、

35、LBLB 計算呼吸量計算呼吸量(IB-DB)(IB-DB)，凈生產(chǎn)量，凈生產(chǎn)量(LB-IB)(LB-IB)，總生產(chǎn)量，總生產(chǎn)量(LB-DB)(LB-DB)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學黑白瓶法黑瓶黑瓶（呼吸作用呼吸作用）白瓶白瓶(凈光合作用凈光合作用)對照瓶對照瓶（消除誤差）（消除誤差）放放置置于于水水樣樣深深度度處處一定時間后，測各瓶的含氧量變化，求初級生產(chǎn)量一定時間后，測各瓶的含氧量變化，求初級生產(chǎn)量生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學二氧化碳測定法二氧化碳測定法 用塑料罩將生物的一部分套住用塑料罩將生物的一部分套住 測定進入和抽出空氣中的測定進入和抽出空氣中的COCO2 2 透明罩：測定凈初級生產(chǎn)量透明罩：測定凈初級生產(chǎn)量

36、暗罩：測定呼吸量暗罩：測定呼吸量生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學放射性標記物測定法放射性標記物測定法 用用放射性放射性1414C C測定其吸收量測定其吸收量，即光合作用固定的碳量，即光合作用固定的碳量 放射性放射性1414C C以碳酸鹽的形式提供，放入含有自然水體浮以碳酸鹽的形式提供，放入含有自然水體浮游植物的樣瓶中，沉入水中經(jīng)過一定時間，濾出浮游游植物的樣瓶中，沉入水中經(jīng)過一定時間，濾出浮游植物，干燥后在計數(shù)器測定放射活性，然后計算：植物，干燥后在計數(shù)器測定放射活性，然后計算：1414COCO2 2/CO/CO2 2= =1414C C6 6H H1212O O6 6/C/C6 6H H1212O O6 6

37、確定光合作用固定的碳量確定光合作用固定的碳量 需用需用“暗呼吸暗呼吸”作校正作校正生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學葉綠素測定法葉綠素測定法 植物定期取樣植物定期取樣 丙酮提取葉綠素丙酮提取葉綠素 分光光度計測定葉綠素濃度分光光度計測定葉綠素濃度 每單位葉綠素的光合作用是一定的，通過測定葉綠素每單位葉綠素的光合作用是一定的，通過測定葉綠素的含量計算取樣面積的初級生產(chǎn)量的含量計算取樣面積的初級生產(chǎn)量生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學12.2 12.2 生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產(chǎn) 12.2.1 12.2.1 次級生產(chǎn)過程次級生產(chǎn)過程 12.2.2 12.2.2 次級生產(chǎn)量的測定次級生產(chǎn)量的測定 12.2.3 12.2.3

38、次級生產(chǎn)的生態(tài)效率次級生產(chǎn)的生態(tài)效率生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學12.2.1 12.2.1 次級生產(chǎn)量的生產(chǎn)過程次級生產(chǎn)量的生產(chǎn)過程生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學未捕獲未捕獲(876.1g)(876.1g)獵物種群生產(chǎn)量獵物種群生產(chǎn)量(886.4g)(886.4g)被捕獲被捕獲(10.3g)(10.3g)被吃下被吃下(7.93g)I(7.93g)I未吃下未吃下(2.37g)(2.37g)未同化未同化(0.63g)(0.63g)同化同化(7.3g)A(7.3g)A凈次級生產(chǎn)凈次級生產(chǎn)(2.7g)P(2.7g)P呼吸呼吸(4.6g)R(4.6g)R次級生產(chǎn)量次級生產(chǎn)量生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學12.2.2 12.2.2 次級生產(chǎn)量的測定次

39、級生產(chǎn)量的測定 用同化量和呼吸量估計生產(chǎn)量用同化量和呼吸量估計生產(chǎn)量( (用攝食量扣除糞尿量估用攝食量扣除糞尿量估計同化量計同化量) )： P=A-R=(C-FU)-R P=A-R=(C-FU)-R C C：動物從外界攝食的能量，：動物從外界攝食的能量，A A：被同化能量，：被同化能量， FU FU：排泄物，：排泄物，R R：呼吸量：呼吸量 用個體的生長和繁殖后代的生物量表示凈生產(chǎn)量用個體的生長和繁殖后代的生物量表示凈生產(chǎn)量: : P=Pg+Pr P=Pg+Pr Pr Pr：生殖后代的生產(chǎn)量，：生殖后代的生產(chǎn)量， PgPg：個體增重：個體增重生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學12.2.3 12.2.3 次級生產(chǎn)的

40、生態(tài)效率次級生產(chǎn)的生態(tài)效率 消費效率消費效率 同化效率同化效率 生長效率生長效率生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學 消費效率：消費效率：食草動物對植物凈生產(chǎn)量的利用食草動物對植物凈生產(chǎn)量的利用植物種群增長率高，世代短，更新快，被利植物種群增長率高，世代短，更新快，被利用的百分比高用的百分比高草本植物維管束少，能提供較多的凈初級生草本植物維管束少，能提供較多的凈初級生產(chǎn)量產(chǎn)量浮游動物利用的凈初級生產(chǎn)量比例最高浮游動物利用的凈初級生產(chǎn)量比例最高食肉動物對獵物的消費效率研究較少食肉動物對獵物的消費效率研究較少脊椎動物捕食者脊椎動物捕食者5050100%100%，無脊椎動物捕食，無脊椎動物捕食者者25%25%12.2.3

41、 12.2.3 次級生產(chǎn)的生態(tài)效率次級生產(chǎn)的生態(tài)效率生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學幾種生態(tài)系統(tǒng)中食草動物利用植物凈生產(chǎn)量的比例幾種生態(tài)系統(tǒng)中食草動物利用植物凈生產(chǎn)量的比例 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng) 類類 型型 主要植物及其特征主要植物及其特征 被捕食被捕食 百分比百分比 成熟落葉林成熟落葉林 喬木喬木, 大量非光合生物量大量非光合生物量, 世代時世代時間長間長, 種群增長率低種群增長率低 1.22.5 17 年棄耕田年棄耕田 一年生草本一年生草本, 種群增長率中等種群增長率中等 12 非洲草原非洲草原 多年生草本多年生草本, 少量非光合生物量少量非光合生物量, 種群增長率高種群增長率高 2860 人工管理牧場人工管理

42、牧場 多年生草本多年生草本, 少量非光合生物量少量非光合生物量, 種群增長率高種群增長率高 3045 海海 洋洋 浮游植物浮游植物, 種群增長率高種群增長率高, 世代短世代短 6099 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學 同化效率同化效率草食、碎食動物同化效率低，肉食動物高草食、碎食動物同化效率低，肉食動物高 生長效率生長效率肉食動物的凈生長率低于草食動物肉食動物的凈生長率低于草食動物不同動物類群有不同的生長效率不同動物類群有不同的生長效率12.2.3 12.2.3 次級生產(chǎn)的生態(tài)效率次級生產(chǎn)的生態(tài)效率生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學12.3 12.3 生態(tài)系統(tǒng)中的分解生態(tài)系統(tǒng)中的分解 12.3.1 12.3.1 分解過程的性質分

43、解過程的性質 12.3.2 12.3.2 分解者生物分解者生物 12.3.3 12.3.3 資源質量資源質量 12.3.4 12.3.4 理化環(huán)境對分解的影響理化環(huán)境對分解的影響生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學12.3.1 12.3.1 分解過程的性質分解過程的性質 概念：概念： 死有機物質的逐步降解過程死有機物質的逐步降解過程 將有機物還原為無機物，釋放能量將有機物還原為無機物，釋放能量 意義：意義： 建立和維持全球生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡建立和維持全球生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡 通過死亡物質的分解，使營養(yǎng)物質再循環(huán)，給生通過死亡物質的分解，使營養(yǎng)物質再循環(huán)，給生產(chǎn)者提供營養(yǎng)物質產(chǎn)者提供營養(yǎng)物質 維持大氣中維持大氣中CO2

44、CO2濃度濃度 穩(wěn)定和提高土壤有機質的含量，為碎屑食物鏈以穩(wěn)定和提高土壤有機質的含量，為碎屑食物鏈以后各級生物生產(chǎn)食物后各級生物生產(chǎn)食物 改善土壤物理性狀改善土壤物理性狀生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學分解作用的三個過程分解作用的三個過程 碎化：把尸體分解為顆粒狀的碎屑碎化：把尸體分解為顆粒狀的碎屑 異化：有機物在酶的作用下，進行生物化學的分解異化：有機物在酶的作用下，進行生物化學的分解 從聚合體變成單體從聚合體變成單體( (如纖維素降解為葡萄糖如纖維素降解為葡萄糖) ) 進而成為礦物成分進而成為礦物成分( (如葡萄糖降為如葡萄糖降為CO2CO2和和H2O)H2O) 淋溶：可溶性物質被水淋洗出，完全是物理過程淋

45、溶：可溶性物質被水淋洗出，完全是物理過程 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學12.3.2 12.3.2 分解者生物分解者生物 微生物微生物( (細菌和真菌細菌和真菌) ) 動物類群動物類群 陸地分解者陸地分解者 水生系統(tǒng)水生系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學分解者生物分解者生物 微生物微生物( (細菌和真菌細菌和真菌) ) 主要利用可溶性物質，氨基酸和糖類的分解產(chǎn)主要利用可溶性物質，氨基酸和糖類的分解產(chǎn)物作為的食物而被吸收物作為的食物而被吸收生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學分解者生物分解者生物 動物類群動物類群 陸地分解者陸地分解者 動物主要是食碎屑的無脊椎動物動物主要是食碎屑的無脊椎動物 小型：小型：100m100m以下，不能碎裂枯枝落葉，屬粘

46、以下，不能碎裂枯枝落葉，屬粘附類型附類型 中型：中型：100m-2mm100m-2mm，調(diào)節(jié)微生物種群的大小和，調(diào)節(jié)微生物種群的大小和處理和加工大型動物糞便處理和加工大型動物糞便 大型和巨型：大型和巨型：2mm-20mm, 2mm-20mm, 碎裂植物殘葉和翻動碎裂植物殘葉和翻動土壤土壤, ,對分解和土壤結構有明顯影響對分解和土壤結構有明顯影響生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學分解者生物分解者生物 動物類群動物類群 水生系統(tǒng)水生系統(tǒng) 動物的分解過程分為搜集、刮取、粉碎、取動物的分解過程分為搜集、刮取、粉碎、取食或捕食等幾個環(huán)節(jié)食或捕食等幾個環(huán)節(jié) 碎裂者：以落入河流中的樹葉為食碎裂者：以落入河流中的樹葉為食 顆粒狀

47、有機物質搜集者：一類從沉積物中搜顆粒狀有機物質搜集者：一類從沉積物中搜集；另一類從水體中濾食有機顆粒集；另一類從水體中濾食有機顆粒 刮食者：其口器適應在石礫表面刮取藻類和刮食者：其口器適應在石礫表面刮取藻類和死有機物死有機物 以藻類為食的食草性動物以藻類為食的食草性動物 捕食動物：以其他物脊椎動物為食捕食動物：以其他物脊椎動物為食生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學12.3.3 12.3.3 資源質量資源質量 物理、化學性質影響分物理、化學性質影響分解速率解速率 物理性質：表面特性和物理性質：表面特性和機械結構機械結構 化學性質：隨其化學組化學性質：隨其化學組成而不同成而不同 單糖分解快，一年失重單糖分解快，一年失

48、重99%99%半纖維半纖維 纖維素纖維素 木木質素質素 C:NC:N生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學12.3.4 12.3.4 理化環(huán)境對分解的影響理化環(huán)境對分解的影響 水熱條件水熱條件 溫度高、濕度大的地帶，有機質分解速率高溫度高、濕度大的地帶，有機質分解速率高 低溫干燥地帶，分解速率低低溫干燥地帶，分解速率低 分解速度隨緯度增高而降低分解速度隨緯度增高而降低( (熱帶雨林熱帶雨林溫帶森溫帶森林林凍原凍原) )；生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學 分解生物的相對作用分解生物的相對作用 無脊動物在地球上的分布隨緯度的變化呈現(xiàn)地無脊動物在地球上的分布隨緯度的變化呈現(xiàn)地帶性的變化規(guī)律帶性的變化規(guī)律 低緯度熱帶地區(qū)起作用的主要是大型土壤

49、動物，低緯度熱帶地區(qū)起作用的主要是大型土壤動物，其分解作用明顯高于溫帶和寒帶其分解作用明顯高于溫帶和寒帶 高緯度寒溫帶和凍原地區(qū)多為中、小型動物，高緯度寒溫帶和凍原地區(qū)多為中、小型動物，它們對物質分解起的作用很小它們對物質分解起的作用很小12.3.4 12.3.4 理化環(huán)境對分解的影響理化環(huán)境對分解的影響生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學分解指數(shù)分解指數(shù) K=I/XK=I/X K K：分解指數(shù)，：分解指數(shù)，I I：死有機物年輸入總量，：死有機物年輸入總量，X X：系：系統(tǒng)中死有機物質現(xiàn)存量統(tǒng)中死有機物質現(xiàn)存量 規(guī)律：規(guī)律： 熱帶雨林最高熱帶雨林最高 溫帶草地高于溫帶闊葉林溫帶草地高于溫帶闊葉林 凍原最低凍原最低生

50、態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學12.4 12.4 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動 12.4.1 12.4.1 研究能流傳遞的熱力學定律研究能流傳遞的熱力學定律 12.4.2 12.4.2 食物鏈食物鏈層次上的能流分析層次上的能流分析 12.4.3 12.4.3 生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析 12.4.4 12.4.4 異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的能流分析異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的能流分析 12.4.5 12.4.5 分解者和消費者在能流中的相對作用分解者和消費者在能流中的相對作用生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學12.4.1 12.4.1 熱力學定律熱力學定律 熱力學第一定律熱力學第一定律( (能量守能量守恒恒定律定律):):

51、能量既不能創(chuàng)生，能量既不能創(chuàng)生，也不會消滅，只能按嚴格的當量比例由一種形式轉也不會消滅，只能按嚴格的當量比例由一種形式轉變?yōu)榱硪环N形式變?yōu)榱硪环N形式 生態(tài)系統(tǒng)中的能量轉換和傳遞過程，都可以根據(jù)熱生態(tài)系統(tǒng)中的能量轉換和傳遞過程，都可以根據(jù)熱力學第一定律進行定量計算，并列出平衡式和編制力學第一定律進行定量計算，并列出平衡式和編制能量平衡表能量平衡表生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學Energy Flow in the Environment生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學Energy Transfer and Loss生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學熱力學定律熱力學定律 熱力學第二定律熱力學第二定律 ( (熵定律熵定律) )：在能量傳遞和轉化過程中，：

52、在能量傳遞和轉化過程中，除了一部分傳遞和作功外，總有一部分以熱的形式消散，除了一部分傳遞和作功外，總有一部分以熱的形式消散，使系統(tǒng)的熵增加使系統(tǒng)的熵增加 生態(tài)系統(tǒng)是一個開放系統(tǒng)，它不斷地與環(huán)境進行能量交生態(tài)系統(tǒng)是一個開放系統(tǒng)，它不斷地與環(huán)境進行能量交換。通過光合同化，引入負熵；通過呼吸，把正熵值轉換。通過光合同化，引入負熵；通過呼吸，把正熵值轉出系統(tǒng)。出系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學熱力學的兩個定律熱力學的兩個定律：第一定律：A = B + C第二定律：C A生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學生態(tài)系統(tǒng)中的能源生態(tài)系統(tǒng)中的能源 太陽輻射能是生態(tài)系統(tǒng)中的能量的最主要來源太陽輻射能是生態(tài)系統(tǒng)中的能量的最主要來源 紅外線產(chǎn)生熱效應

53、，形成生物的熱環(huán)境紅外線產(chǎn)生熱效應，形成生物的熱環(huán)境 紫外線可以消毒滅菌和促進維生素紫外線可以消毒滅菌和促進維生素D D的生成的生成 可見光為植物光合作用提供能源可見光為植物光合作用提供能源 輔助能輔助能 輔助能分為自然輔助能輔助能分為自然輔助能( (如如潮汐作用、風力作用、如如潮汐作用、風力作用、降水和蒸發(fā)作用降水和蒸發(fā)作用) )和人工輔助能和人工輔助能( (如施肥、灌溉等如施肥、灌溉等) ) 輔助只可以促進輻射能的轉化輔助只可以促進輻射能的轉化 對生態(tài)系統(tǒng)中光合產(chǎn)物的形成、物質循環(huán)、生物的生對生態(tài)系統(tǒng)中光合產(chǎn)物的形成、物質循環(huán)、生物的生存和繁殖起著極大的輔助作用存和繁殖起著極大的輔助作用生

54、態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的主要路徑生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的主要路徑 能量以日光形式進入生態(tài)系統(tǒng)，以植物物質形式貯能量以日光形式進入生態(tài)系統(tǒng)，以植物物質形式貯存起來的能量，沿著食物鏈和食物網(wǎng)流動通過生態(tài)存起來的能量，沿著食物鏈和食物網(wǎng)流動通過生態(tài)系統(tǒng)，以動物、植物物質中的化學潛能形式貯存在系統(tǒng)，以動物、植物物質中的化學潛能形式貯存在系統(tǒng)中，或作為產(chǎn)品輸出，離開生態(tài)系統(tǒng)，或經(jīng)消系統(tǒng)中，或作為產(chǎn)品輸出，離開生態(tài)系統(tǒng)，或經(jīng)消費者和分解者生物有機體呼吸釋放的熱能自系統(tǒng)中費者和分解者生物有機體呼吸釋放的熱能自系統(tǒng)中丟失丟失 生態(tài)系統(tǒng)是開放的系統(tǒng)，某些物質還可通過系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)是開放的系統(tǒng)，某些物質還可通

55、過系統(tǒng)的邊界輸入、輸出系統(tǒng)。如動物遷移，水流的攜帶，邊界輸入、輸出系統(tǒng)。如動物遷移，水流的攜帶，人為的補充等人為的補充等生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學能量是單向性和逐級減少能量是單向性和逐級減少 生態(tài)系統(tǒng)能量的流動是單一方向的生態(tài)系統(tǒng)能量的流動是單一方向的 能量以光能的狀態(tài)進入生態(tài)系統(tǒng)后，就只能以熱的能量以光能的狀態(tài)進入生態(tài)系統(tǒng)后，就只能以熱的形式不斷地逸散于環(huán)境中形式不斷地逸散于環(huán)境中 從太陽輻射能到被生產(chǎn)者固定，再經(jīng)植食動物，到肉從太陽輻射能到被生產(chǎn)者固定，再經(jīng)植食動物，到肉食動物，能量是逐級遞減的過程食動物，能量是逐級遞減的過程 各營養(yǎng)級消費者不能百分之百地利用前一營養(yǎng)級的各營養(yǎng)級消費者不能百分之百地利

56、用前一營養(yǎng)級的生物量生物量 各營養(yǎng)級的同化作用也不是百分之百的各營養(yǎng)級的同化作用也不是百分之百的 生物的新陳代謝要消耗一部分能量生物的新陳代謝要消耗一部分能量生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學圖框寬窄示流經(jīng)該通道能量圖框寬窄示流經(jīng)該通道能量值的相對大小值的相對大小(kcalhm-2a-1)一個棄耕地群落中通過食物鏈的能量流動示意一個棄耕地群落中通過食物鏈的能量流動示意生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的能流分析異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的能流分析 自養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)自養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng) 靠綠色植物固定太陽能的生態(tài)系統(tǒng)靠綠色植物固定太陽能的生態(tài)系統(tǒng) 異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng) 主要依靠其他生態(tài)系統(tǒng)所生產(chǎn)的有機物輸入來維持主要依靠其他生態(tài)系統(tǒng)所生產(chǎn)的有機

57、物輸入來維持的生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng) 異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的能流分析異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的能流分析 應特別注意其他生態(tài)系統(tǒng)的有機物輸入應特別注意其他生態(tài)系統(tǒng)的有機物輸入生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學13.13.生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán) 13.1 13.1 物質循環(huán)的一般特征物質循環(huán)的一般特征 13.2 13.2 全球水循環(huán)全球水循環(huán) 13.3 13.3 碳循環(huán)碳循環(huán) 13.4 13.4 氮循環(huán)氮循環(huán) 13.5 13.5 磷循環(huán)磷循環(huán) 13.6 13.6 硫循環(huán)硫循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學物質循環(huán)的一般特征物質循環(huán)的一般特征 生物地生物地球化學循環(huán)：生態(tài)系統(tǒng)從大氣、水體和土壤球化學循環(huán)：生態(tài)系統(tǒng)從大氣、水體和土壤等環(huán)境中獲

58、得營養(yǎng)物質，通過綠色植物吸收，進入等環(huán)境中獲得營養(yǎng)物質，通過綠色植物吸收，進入生態(tài)系統(tǒng)，被其他生物重復利用，最后再歸還于環(huán)生態(tài)系統(tǒng)，被其他生物重復利用，最后再歸還于環(huán)境中的過程。這一過程境中的過程。這一過程包括生物包括生物與非與非生物二者生物二者的參的參與與, , 同同時時也包含一些地也包含一些地質與質與地理作用在內(nèi)地理作用在內(nèi), , 因此因此稱稱為為生物地生物地球化學循環(huán)球化學循環(huán) 生物小循環(huán)：環(huán)境中元素經(jīng)生物吸收，在生態(tài)系統(tǒng)生物小循環(huán)：環(huán)境中元素經(jīng)生物吸收，在生態(tài)系統(tǒng)中被相繼利用，然后經(jīng)過分解者的作用再為生產(chǎn)者中被相繼利用，然后經(jīng)過分解者的作用再為生產(chǎn)者吸收、利用吸收、利用生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學生

59、物小循環(huán)生物小循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學物質循環(huán)的基本概念物質循環(huán)的基本概念 庫：庫： 貯存一定數(shù)量元素的某種生態(tài)系統(tǒng)組分稱為該貯存一定數(shù)量元素的某種生態(tài)系統(tǒng)組分稱為該元素的庫元素的庫 生態(tài)系統(tǒng)中各組分都是物質循環(huán)的庫生態(tài)系統(tǒng)中各組分都是物質循環(huán)的庫 植物庫、動物庫、土壤庫、水體庫等植物庫、動物庫、土壤庫、水體庫等 流通率：單位時間、單位面積流通率：單位時間、單位面積/ /體積的物質轉移量體積的物質轉移量 周轉率：周轉率：流通率流通率/ /庫庫中中營養(yǎng)物質總量營養(yǎng)物質總量 周轉時間：庫周轉時間：庫中中營養(yǎng)物質總量營養(yǎng)物質總量/ /流通率流通率生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學物質在庫間的流通物質在庫間的流通 流通量、周轉

60、率與周轉時流通量、周轉率與周轉時間是相對于庫而言的間是相對于庫而言的 生產(chǎn)者庫生產(chǎn)者庫 流通率：流通率：2020單位單位/ /天天 周轉率：周轉率：20/100=20%20/100=20% 周轉時間：周轉時間：100/20=5100/20=5天天 消費者庫消費者庫 流通率：流通率：4 4單位單位/ /天天 周轉率：周轉率：4/50=8%4/50=8% 周轉時間：周轉時間：50/4=12.550/4=12.5天天生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學 影響物質循環(huán)速率的因素影響物質循環(huán)速率的因素 元素的性質：有的元素循環(huán)的速率快，而有的則比元素的性質：有的元素循環(huán)的速率快，而有的則比較慢，這是元素化學特性和被生物有機體