第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的基本功能

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的基本功能第一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日一．生態(tài)效率１．常用的幾個(gè)能量參數(shù)（１）攝取量Ｉ（２）同化量Ａ，初級(jí)生產(chǎn)量GP（３）呼吸量Ｒ（４）生產(chǎn)量Ｐ，凈初級(jí)生產(chǎn)量NPＰ＝Ａ－Ｒ；NP＝GP－Ｒ第二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日２．營(yíng)養(yǎng)級(jí)位之內(nèi)的生態(tài)效率(1)同化效率＝植物固定的能量／吸收的光能＝動(dòng)物吸收的能量／動(dòng)物攝食量

Ae=An/In(2)生長(zhǎng)效率:

組織生長(zhǎng)效率=n營(yíng)養(yǎng)級(jí)凈生產(chǎn)量/n營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量

TGe=NPn/An

生態(tài)生長(zhǎng)效率=n營(yíng)養(yǎng)級(jí)凈生產(chǎn)量/n營(yíng)養(yǎng)級(jí)攝入量

EGe=NPn/In第三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日3.營(yíng)養(yǎng)級(jí)位之間的生態(tài)效率(1)消費(fèi)效率和利用效率消費(fèi)效率=(n+1)營(yíng)養(yǎng)級(jí)攝入量/n營(yíng)養(yǎng)級(jí)凈生產(chǎn)量

Ce=In+1/NPn利用效率=(n+1)營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量/n營(yíng)養(yǎng)級(jí)凈生產(chǎn)量

Ue=An+1/NPn(2)林德曼效率=(n+1)營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量/n營(yíng)養(yǎng)級(jí)凈生產(chǎn)量

Le=An+1/An1/10法則第四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日二.生物生產(chǎn)1.生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)2.生態(tài)系統(tǒng)的次級(jí)生產(chǎn)3.生態(tài)系統(tǒng)的分解第五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日1.生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)初級(jí)生產(chǎn)力：?jiǎn)挝幻娣e植物初級(jí)生產(chǎn)者形成自身生物量的速率。（J/m2﹒d）（t/hm2﹒a)總初級(jí)生產(chǎn)力(GP)：植物光合作用所固定的太陽(yáng)能的總量。凈初級(jí)生產(chǎn)力(NP):總初級(jí)生產(chǎn)力與呼吸消耗量（R）的差值。NP=GP-R第六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日第七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.生態(tài)系統(tǒng)的次級(jí)生產(chǎn)次級(jí)生產(chǎn)力：異養(yǎng)生物形成生物量的速率。決定三個(gè)方面。利用率(CE)：一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)食物攝入量In占上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)被食生物可利用量Pn-1的百分比。Ce=In/Pn-1﹒100%同化率(AE)：吸收同化量An占攝取食物量In的百分比。Ae=An/In﹒100%生產(chǎn)效率(Pe):新產(chǎn)生的生物量(Pn=An-Rn)占被同化能量(An)的百分比。Pe=Pn/An﹒100%第八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日次級(jí)生產(chǎn)1.次級(jí)生產(chǎn)依賴于初級(jí)生產(chǎn)，兩者在生態(tài)系統(tǒng)中成正相關(guān)關(guān)系；在統(tǒng)一生態(tài)系統(tǒng)中次級(jí)生產(chǎn)力小于初級(jí)生產(chǎn)力；高一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的次級(jí)生產(chǎn)力小于低一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生產(chǎn)力，整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)成營(yíng)養(yǎng)金字塔。原因：一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)內(nèi)有機(jī)物不是100％可以取食，相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間取食率小于100％，同化率小于100％，生產(chǎn)率小于100％。第九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日生物量單位：能量（J/m2）、干有機(jī)物（t/hm2)生物量：?jiǎn)挝幻娣e地面的生物有機(jī)物的重量。包括生、死有機(jī)物。第十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日初級(jí)生產(chǎn)與次級(jí)生產(chǎn)影響初級(jí)生產(chǎn)力的主要因素：1.光照2.溫度3.水分4.土壤或養(yǎng)分初級(jí)生產(chǎn)力高的生態(tài)系統(tǒng)：沼澤地、河口灣、珊瑚礁、紅樹林、耕地等。第十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日生產(chǎn)力與生物量的關(guān)系每kg現(xiàn)存生物量每年可形成新生物量（kg）1.森林平均0.042kg2.其他陸地生態(tài)系統(tǒng)平均0.29kg3.水體生態(tài)系統(tǒng)平均17.0kg為什么水體的最大：1.水體生物活細(xì)胞占比重大，都參與光合；2.浮游植物生活周期短，更新快；第十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日三、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)第十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日光熱傳遞與轉(zhuǎn)換第十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日能量流動(dòng)的概念能量在生物與環(huán)境之間、生物與生物之間的傳遞與轉(zhuǎn)換過程。第十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)分析生物量初級(jí)生產(chǎn)力次級(jí)生產(chǎn)力第十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日思考不同生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)特征（生物量、初級(jí)生產(chǎn)、第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)次級(jí)生產(chǎn)、第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)次級(jí)生長(zhǎng)等）森林生態(tài)系統(tǒng)濕地生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)水生生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)第十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日能量流動(dòng)的特點(diǎn)1.單向性2.開放性3.遵循熱力學(xué)第一定律，能量守恒4.遵循熱力學(xué)第二定律。能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換會(huì)導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)自由能流失而減少，部分被用來做功，導(dǎo)致系統(tǒng)的負(fù)熵減少，無(wú)序性增加。第十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日四、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)生物從環(huán)境（大氣圈、水圈、土壤巖石圈）中獲得的營(yíng)養(yǎng)元素，經(jīng)過食物鏈在生物之間流動(dòng)，最后由分解者分解回歸于環(huán)境，部分元素又可以重新被植物吸收利用，再次進(jìn)入食物鏈，如此反復(fù)。第十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日太陽(yáng)能第二十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日物質(zhì)循環(huán)的類型－按范圍分類1.生物化學(xué)循環(huán)：營(yíng)養(yǎng)元素在植物體內(nèi)的在分配。如根據(jù)生理功能需要、器官衰老死亡前轉(zhuǎn)移（有效成分損失可減少50％以上）等。范圍小，周期短。2.生物地球化學(xué)循環(huán)：在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，以生物為主體與環(huán)境之間進(jìn)行的化學(xué)元素迅速交換，流速快，周期短。3.地球化學(xué)循環(huán)：化學(xué)元素在不同生態(tài)系統(tǒng)之間甚至整個(gè)生物圈內(nèi)的循環(huán)。范圍大、周期長(zhǎng)。第二十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日陸地生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)模式圖土壤圈第二十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日物質(zhì)循環(huán)的類型－按循環(huán)物質(zhì)性質(zhì)1.氣相循環(huán)：如氧氣、氮?dú)狻⒍趸?、水等，參與循環(huán)的物質(zhì)以氣體的形式在大氣中擴(kuò)散，可以被植物重新吸收利用。具有明顯的全球性。2.沉積循環(huán)：通過巖石風(fēng)化釋放出來的元素如磷、硫、鉀等，被植物吸收利用轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)系統(tǒng)各種生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，分解后一部分留在土壤中，一部分流入海洋并沉積。3.有毒污染物質(zhì)循環(huán)：如重金屬、農(nóng)藥等。伴隨著食物鏈的延伸，或濃度增大，或毒性加劇－－生物放大作用。第二十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日二氧化碳循環(huán)氣相循環(huán)沉積循環(huán)第二十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日自然界固氮的途徑及其氮的循環(huán)高能固氮生物固氮第二十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日氮的循環(huán)第二十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日磷的來源及其循環(huán)第二十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日磷的蓄庫(kù)及其循環(huán)第二十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日磷的循環(huán)第二十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日水循環(huán)第三十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

第三十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日水循環(huán)第三十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日生物放大作用1.放射性鍶：青草中濃度是土壤中21倍，吃此青草的牛體內(nèi)濃度為青草的700倍；2.汞：水體1ug/L，海藻100ug/L，魚體1122ug/L；并且部分轉(zhuǎn)化為有機(jī)汞；3.其他：DDT、六六粉等農(nóng)藥。第三十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日物質(zhì)循環(huán)的生態(tài)學(xué)意義1.物質(zhì)是能量的載體，物質(zhì)循環(huán)是能量流動(dòng)的基礎(chǔ)；2.物質(zhì)再生利用，提高生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)能力；3.減少物質(zhì)流失，促進(jìn)生態(tài)平衡。第三十四頁(yè)，共三十