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1頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月一．生態(tài)效率１．常用的幾個能量參數(shù)（１）攝取量Ｉ（２）同化量Ａ，初級生產(chǎn)量GP（３）呼吸量Ｒ（４）生產(chǎn)量Ｐ，凈初級生產(chǎn)量NPＰ＝Ａ－Ｒ；NP＝GP－Ｒ第2頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月２．營養(yǎng)級位之內(nèi)的生態(tài)效率(1)同化效率＝植物固定的能量／吸收的光能＝動物吸收的能量／動物攝食量

Ae=An/In(2)生長效率:

組織生長效率=n營養(yǎng)級凈生產(chǎn)量/n營養(yǎng)級同化量

TGe=NPn/An

生態(tài)生長效率=n營養(yǎng)級凈生產(chǎn)量/n營養(yǎng)級攝入量

EGe=NPn/In第3頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月3.營養(yǎng)級位之間的生態(tài)效率(1)消費效率和利用效率消費效率=(n+1)營養(yǎng)級攝入量/n營養(yǎng)級凈生產(chǎn)量

Ce=In+1/NPn利用效率=(n+1)營養(yǎng)級同化量/n營養(yǎng)級凈生產(chǎn)量

Ue=An+1/NPn(2)林德曼效率=(n+1)營養(yǎng)級同化量/n營養(yǎng)級凈生產(chǎn)量

Le=An+1/An1/10法則第4頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二.生物生產(chǎn)1.生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)2.生態(tài)系統(tǒng)的次級生產(chǎn)3.生態(tài)系統(tǒng)的分解第5頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月1.生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)初級生產(chǎn)力：單位面積植物初級生產(chǎn)者形成自身生物量的速率。（J/m2﹒d）（t/hm2﹒a)總初級生產(chǎn)力(GP)：植物光合作用所固定的太陽能的總量。凈初級生產(chǎn)力(NP):總初級生產(chǎn)力與呼吸消耗量（R）的差值。NP=GP-R第6頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2.生態(tài)系統(tǒng)的次級生產(chǎn)次級生產(chǎn)力：異養(yǎng)生物形成生物量的速率。決定三個方面。利用率(CE)：一個營養(yǎng)級食物攝入量In占上一營養(yǎng)級被食生物可利用量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8頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月次級生產(chǎn)1.次級生產(chǎn)依賴于初級生產(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)中次級生產(chǎn)力小于初級生產(chǎn)力；高一營養(yǎng)級的次級生產(chǎn)力小于低一營養(yǎng)級的生產(chǎn)力，整個生態(tài)系統(tǒng)成營養(yǎng)金字塔。原因：一個營養(yǎng)級內(nèi)有機物不是100％可以取食，相鄰營養(yǎng)級之間取食率小于100％，同化率小于100％，生產(chǎn)率小于100％。第9頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月生物量單位：能量（J/m2）、干有機物（t/hm2)生物量：單位面積地面的生物有機物的重量。包括生、死有機物。第10頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月初級生產(chǎn)與次級生產(chǎn)影響初級生產(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11頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月生產(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12頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月三、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動第13頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月光熱傳遞與轉(zhuǎn)換第14頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月能量流動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15頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月生態(tài)系統(tǒng)能量流動分析生物量初級生產(chǎn)力次級生產(chǎn)力第16頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月思考不同生態(tài)系統(tǒng)的能量流動特征（生物量、初級生產(chǎn)、第一營養(yǎng)級次級生產(chǎn)、第二營養(yǎng)級次級生長等）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17頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月能量流動的特點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，無序性增加。第18頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月四、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）中獲得的營養(yǎng)元素，經(jīng)過食物鏈在生物之間流動，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19頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽能第20頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月物質(zhì)循環(huán)的類型－按范圍分類1.生物化學(xué)循環(huán)：營養(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)之間甚至整個生物圈內(nèi)的循環(huán)。范圍大、周期長。第21頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月陸地生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)模式圖土壤圈第22頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月物質(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、氮氣、二氧化碳、水等，參與循環(huán)的物質(zhì)以氣體的形式在大氣中擴散，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?。锓糯笞饔?。第23頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二氧化碳循環(huán)氣相循環(huán)沉積循環(huán)第24頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月自然界固氮的途徑及其氮的循環(huán)高能固氮生物固氮第25頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月氮的循環(huán)第26頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月磷的來源及其循環(huán)第27頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月磷的蓄庫及其循環(huán)第28頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月磷的循環(huán)第29頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月水循環(huán)第30頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

第31頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月水循環(huán)第32頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月生物放大作用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)化為有機汞；3.其他：DDT、六六粉等農(nóng)藥。第33頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月物質(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34頁，課件