生態(tài)學(xué)05生態(tài)系統(tǒng)

第四篇生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的一般特征第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動第三節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)第四節(jié)自然生態(tài)系統(tǒng)第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的一般特征§1生態(tài)系統(tǒng)的概念§2生態(tài)系統(tǒng)的組成成分§3生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)§4生態(tài)系統(tǒng)的功能§5生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性§6生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能§1生態(tài)系統(tǒng)的基本概念生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）的定義:由英國植物生態(tài)學(xué)家A.G.Tansley(1935)提出指在一定的空間內(nèi)，生物成分和非生物成分通過物質(zhì)循環(huán)和能量流動互相作用、互相依存而構(gòu)成的一個(gè)生態(tài)學(xué)功能單位，這個(gè)生態(tài)學(xué)功能單位稱生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn):生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)學(xué)的一個(gè)主要結(jié)構(gòu)和功能單位，屬于經(jīng)典生態(tài)學(xué)研究的最高層次；生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力；能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的三大功能；生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)級的數(shù)目受限于生產(chǎn)者所固定的最大能量和這些能量在流動過程中的巨大損失，因此，營養(yǎng)級的數(shù)目通常不超過5－6個(gè)；生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)動態(tài)系統(tǒng)，要經(jīng)歷一系列發(fā)育階段。§2生態(tài)系統(tǒng)的組成成分無機(jī)物有機(jī)化合物氣候因素②生產(chǎn)者

(producer)③消費(fèi)者

(consumer)④分解者

(還原者)(decomposer)六大組成成分（四大基本成分）①生產(chǎn)者：自養(yǎng)生物，主要是各種綠色植物，也包括藍(lán)綠藻和一些能進(jìn)行光合作用的細(xì)菌。②消費(fèi)者：異養(yǎng)生物，主要指以其他生物為食的各種動物，包括植食動物（一級）、肉食動物（二～四級）、雜食動物和寄生動物等。③分解者：異養(yǎng)生物，把復(fù)雜的有機(jī)物分解成簡單無機(jī)物，包括細(xì)菌、真菌、放線菌和動物等。①非生物成分生物成分(生物群落)三大功能群§3生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)時(shí)間結(jié)構(gòu)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)食物鏈(C.Elton,1927)食物網(wǎng)食物鏈和食物網(wǎng)概念的意義生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)及能流和物流間的關(guān)系一個(gè)食物鏈的例子“螳螂捕蟬，黃雀在后”螳螂捕蟬，黃雀在后！哈！哈！植物汁液蟬(初級消費(fèi)者)螳螂(二級消費(fèi)者)黃雀(三級消費(fèi)者)鷹(四級消費(fèi)者)(頂極食肉動物)食物鏈?zhǔn)澄镦湥╢oodchain）和營養(yǎng)級（trophiclevel）：食物鏈指生態(tài)系統(tǒng)中不同生物之間在營養(yǎng)關(guān)系中形成的一環(huán)套一環(huán)似鏈條式的關(guān)系，即物質(zhì)和能量從植物開始，然后一級一級地轉(zhuǎn)移到大型食肉動物。食物鏈上的每一個(gè)環(huán)節(jié)稱為營養(yǎng)階層或營養(yǎng)級，指處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物種的總和。食物鏈的類型：根據(jù)食物鏈的起點(diǎn)不同，可將其分成兩大類:牧食食物鏈（grazingfoodchain）：又稱捕食食物鏈，以活的動植物為起點(diǎn)的食物鏈，如綠色植物，草食動物、各級食肉動物。寄生食物鏈可以看作捕食食物鏈的一種特殊類型。腐食食物鏈（detritalfoodchain）：又稱碎屑食物鏈，從死亡的有機(jī)體或腐屑開始。食物網(wǎng)食物網(wǎng)

(foodweb)：生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈很少是單條、孤立出現(xiàn)的，它往往是交叉鏈索，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，此即食物網(wǎng)。食物鏈和食物網(wǎng)概念的意義食物鏈?zhǔn)巧鷳B(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的形象體現(xiàn)。通過食物鏈和食物網(wǎng)把生物與非生物、生產(chǎn)者與消費(fèi)者、消費(fèi)者與消費(fèi)者連成一個(gè)整體，反映了生態(tài)系統(tǒng)中各生物有機(jī)體之間的營養(yǎng)位置和相互關(guān)系；各生物成分間通過食物網(wǎng)發(fā)生直接和間接的聯(lián)系，保持著生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定性。生態(tài)系統(tǒng)中能量流動物和物質(zhì)循環(huán)正是沿著食物鏈和食物網(wǎng)進(jìn)行的。食物鏈和食物網(wǎng)還揭示了環(huán)境中有毒污染物轉(zhuǎn)移、積累的原理和規(guī)律。生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)及能流和物流間的關(guān)系生產(chǎn)者(綠色植物)消費(fèi)者(動物)還原者(細(xì)菌、真菌)放牧系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)分解系統(tǒng)死有機(jī)物太陽輻射能呼吸散失呼吸散失生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)(能量流動)能流物流環(huán)境(土壤、空氣、水)生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)(物質(zhì)循環(huán))§4生態(tài)系統(tǒng)的功能能量流動：生產(chǎn)者→消費(fèi)者→分解者，單向(在第十章詳述)物質(zhì)循環(huán)：生物←→環(huán)境，雙向(在第十一章詳述)信息傳遞：包括營養(yǎng)信息、化學(xué)信息、物理信息和行為信息等，構(gòu)成信息網(wǎng)。生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞生態(tài)系統(tǒng)的信息特征生態(tài)系統(tǒng)信息流動的過程和環(huán)節(jié)信息化的生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的信息處理系統(tǒng)§5生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性（stability）(生態(tài)平衡):生態(tài)系統(tǒng)通過發(fā)育和調(diào)節(jié)達(dá)到一種穩(wěn)定的狀態(tài)，表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)上、功能上、能量輸入和輸出上的穩(wěn)定，當(dāng)受到外來干擾時(shí)，平衡將受到破壞，但只要這種干擾沒有超過一定限度，生態(tài)系統(tǒng)仍能通過自我調(diào)節(jié)恢復(fù)原來狀態(tài)。 生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性包括了兩個(gè)方面的含義:一方面是系統(tǒng)保持現(xiàn)行狀態(tài)的能力,即抗干擾的能力（抵抗力resistance）;另一方面是系統(tǒng)受擾動后回歸該狀態(tài)的傾向,即受擾后的恢復(fù)能力（恢復(fù)力resilience）。生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性機(jī)制：生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)的能力，維持自身的穩(wěn)定性，自然生態(tài)系統(tǒng)可以看成是一個(gè)控制論系統(tǒng)，因此，負(fù)反饋（negativefeedback）調(diào)節(jié)在維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性方面具有重要的作用。生態(tài)系統(tǒng)中的反饋（正反饋（左）和負(fù)反饋（右））狼↑狼↓兔↓兔↑植物↓植物↑狼餓死狼吃飽吃了較多兔子吃了較少兔子兔吃飽兔餓死吃了較少的草吃了大量的草污染↑

↑

魚死亡↑污染↑

魚死亡↑

↑↑魚死亡↑↑污染↑

↑

↑

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動§1生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)§2生態(tài)系統(tǒng)中的分解§3生態(tài)系統(tǒng)的能流過程§4生態(tài)系統(tǒng)能流分析§1生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)生物生產(chǎn)的基本概念生物生產(chǎn)生物量與生產(chǎn)量初級生產(chǎn)總初級生產(chǎn)與凈初級生產(chǎn)影響初級生產(chǎn)的因素初級生產(chǎn)量的測定方法次級生產(chǎn)次級生產(chǎn)的基本特點(diǎn)次級生產(chǎn)量的測定方法生物生產(chǎn)生物生產(chǎn)：是生態(tài)系統(tǒng)重要功能之一。生態(tài)系統(tǒng)不斷運(yùn)轉(zhuǎn)，生物有機(jī)體在能量代謝過程中，將能量、物質(zhì)重新組合，形成新的產(chǎn)品的過程，稱生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)。生物生產(chǎn)常分為個(gè)體、種群和群落等不同層次。生態(tài)系統(tǒng)中綠色植物通過光合作用，吸收和固定太陽能，從無機(jī)物合成、轉(zhuǎn)化成復(fù)雜的有機(jī)物。由于這種生產(chǎn)過程是生態(tài)系統(tǒng)能量貯存的基礎(chǔ)階段，因此，綠色植物的這種生產(chǎn)過程稱為初級生產(chǎn)（primaryproduction），或第一性生產(chǎn)。初級生產(chǎn)以外的生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)，即消費(fèi)者利用初級生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行新陳代謝，經(jīng)過同化作用形成異養(yǎng)生物自身的物質(zhì)，稱為次級生產(chǎn)（secondaryproduction），或第二性生產(chǎn)。生物量和生產(chǎn)量生物量（biomass）:某一特定觀察時(shí)刻，某一空間范圍內(nèi)，現(xiàn)有有機(jī)體的量，它可以用單位面積或體積的個(gè)體數(shù)量、重量（狹義的生物量）或含能量來表示，因此它是一種現(xiàn)存量(standingcrop)。現(xiàn)存的數(shù)量以N表示，現(xiàn)在的生物量以B表示?，F(xiàn)存生物量通常用平均每平方米生物體的干重(g·m-2)或平均每平方米生物體的熱值來表示(J·m-2)。生產(chǎn)量(production):是在一定時(shí)間階段中，某個(gè)種群或生態(tài)系統(tǒng)所新生產(chǎn)出的有機(jī)體的數(shù)量、重量或能量。它是時(shí)間上積累的概念，即含有速率的概念。有的文獻(xiàn)資料中，生產(chǎn)量、生產(chǎn)力(productionrate)和生產(chǎn)率(productivity)視為同義語，有的則分別給予明確的定義。生物量和生產(chǎn)量是不同的概念，前者到某一特定時(shí)刻為止，生態(tài)系統(tǒng)所積累下來的生產(chǎn)量，而后者是某一段時(shí)間內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)中積存的生物量。生產(chǎn)量和現(xiàn)存量關(guān)系示意圖現(xiàn)存量現(xiàn)存量P＝△B＋EB生產(chǎn)量PA減少量E生產(chǎn)量P減少量E總初級生產(chǎn)與凈初級生產(chǎn)初級生產(chǎn)過程可用下列方程式概述：光能

6CO2＋6H2OC6H12O6＋

6O2

葉綠素總初級生產(chǎn)(grossprimaryproduction,GP)與凈初級生產(chǎn)(netprimaryproduction,NP)：植物在單位面積、單位時(shí)間內(nèi)，通過光合作用固定太陽能的量稱為總初級生產(chǎn)(量)，常用的單位：J·m-2·a-1或gDW

·m-2·a-1；植物總初級生產(chǎn)（量）減去呼吸作用消耗掉的（R），余下的有機(jī)物質(zhì)即為凈初級生產(chǎn)（量）。二者之間的關(guān)系可表示如下：

GP＝NP+R；NP＝GP－R影響初級生產(chǎn)的因素NPRCO2光H2O營養(yǎng)取食O2＋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)物質(zhì)(物質(zhì)因素)、氧和溫度(環(huán)境調(diào)節(jié)因素)六個(gè)因素決定的。污染物⑥①②③④⑤光合作用生物量GP初級生產(chǎn)量的測定方法產(chǎn)量收割法：收獲植物地上部分烘干至恒重，獲得單位時(shí)間內(nèi)的凈初級生產(chǎn)量。氧氣測定法：總光合量＝凈光合量＋呼吸量二氧化碳測定法：用特定空間內(nèi)的二氧化碳含量的變化，作為進(jìn)入植物體有機(jī)質(zhì)中的量，進(jìn)而估算有機(jī)質(zhì)的量。pH測定法：水體中的pH值隨著光合作用中吸收二氧化碳和呼吸過程中釋放二氧化碳而發(fā)生變化，根據(jù)pH值變化估算初級生產(chǎn)量。葉綠素測定法：葉綠素與光合作用強(qiáng)度有密切的定量關(guān)系，通過測定體中的葉綠素可以估計(jì)初級生產(chǎn)力。放射性標(biāo)記測定法：把具有14C的碳酸鹽(14CO32-)放入含有天然水體浮游植物的樣瓶中，沉入水中，經(jīng)過一定時(shí)間的培養(yǎng)，濾出浮游植物，干燥后，測定放射性活性，確定光合作用固定的碳量。由于浮游植物在黑暗中也能吸收14C，因此，還要用“暗吸收”加以校正。黑白瓶法黑瓶（呼吸作用）白瓶(凈光合作用)

對照瓶（消除誤差）放置于水樣深度處一定時(shí)間后，測各瓶的含氧量變化，求初級生產(chǎn)量次級生產(chǎn)的基本特點(diǎn)次級生產(chǎn)過程模型食物資源未采食拒食未食糞便(Fu)呼吸(R)分解被采食可利用食用(C)同化(A)動物產(chǎn)品產(chǎn)生能量(P)潛在能量保持能量損失能量ⅠⅡⅢⅣⅤⅥC=A+FuA=P+RC=P+Fu+RP=C-Fu-R次級生產(chǎn)量的測定方法按已知同化量A和呼吸量R，估計(jì)生產(chǎn)量PP=C-Fu-R，F(xiàn)u-尿糞量根據(jù)個(gè)體生長或增重的部分Pg和新生個(gè)體重Pr，估計(jì)PP＝Pg＋Pr根據(jù)生物量凈變化△B和死亡損失E，估計(jì)PP＝△B＋E

§2生態(tài)系統(tǒng)中的分解資源分解的過程：分碎裂過程、異化過程和淋溶過程等三個(gè)過程。資源分解的意義：理論意義：通過死亡物質(zhì)的分解，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)再循環(huán)，給生產(chǎn)者提供營養(yǎng)物質(zhì)；維持大氣中二氧化碳的濃度；穩(wěn)定和提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，為碎屑食物鏈以后各級生物生產(chǎn)食物；改善土壤物理性狀，改造地球表面惰性物質(zhì)；實(shí)踐意義：糞便處理污水處理澳大利亞引進(jìn)異地金龜處理牛糞澳洲大陸距今14000萬（1.4億）年前就與其他陸地隔離，生物區(qū)系獨(dú)特，當(dāng)?shù)胤敝车淖畲螳F類是有袋類的大袋鼠。移民于1788年運(yùn)去了第一批5頭奶牛和2頭公牛，到19世紀(jì)未牛的頭超過4500萬頭。如以每頭牛一晝夜排便10次計(jì)算，每天就有4.5億堆又大又濕的牛糞。而當(dāng)?shù)氐慕瘕斪又饕∈掣捎驳拇蠹S，而對軟而濕的牛糞不感興趣。由于當(dāng)?shù)厝狈Ψ纸馀＜S的生物，牛糞在草原上風(fēng)干硬化，幾年內(nèi)都難以分解，日積月積，牛糞數(shù)量驚人。牛糞覆蓋并破壞大面積草原，形成草原上的一塊塊禿斑。每年被毀的牧場竟達(dá)3600萬畝。澳大利亞學(xué)者M(jìn).H.Wallace(1978)指出“澳大利亞的牛多，牛糞更多，牛屎多到鋪天蓋地，如果不到世界各地引種食糞金龜子處理，澳大利亞就將淹沒在牛屎堆里?！睋?jù)實(shí)驗(yàn)兩頭金龜子一前一后，能將100克牛糞在30－40小時(shí)內(nèi)，滾成球，埋入土層里，以備子代食用。由于牛糞中的蠅卵需96小時(shí)后才能孵化為幼蟲，牛糞埋入地下，蠅類無法孵化。因此，金龜子消除了牛糞，又破壞了蠅類滋生的條件。為此，60年代，澳大利亞引入了羚羊糞蜣(Onthophagus

gazella)和神農(nóng)蜣螂(Catharsius

molossus)等異地金龜，對分解牛糞發(fā)揮了明顯的作用?！?生態(tài)系統(tǒng)的能流過程生態(tài)系統(tǒng)能量流動規(guī)律生態(tài)系統(tǒng)中能流途徑能量流動的生態(tài)效率生態(tài)系統(tǒng)能量流動規(guī)律生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)中能量的傳遞、轉(zhuǎn)換遵循熱力學(xué)的兩條定律：第一定律：能量守恒定律，能量可由一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，能量既不能消滅，又不能憑空創(chuàng)造。第二定律：熵律，任何形式的能（除了熱）轉(zhuǎn)化到另一種形式能的自發(fā)轉(zhuǎn)換中，不可能100％被利用，總有一些能量作為熱的形式被耗散出去，熵就增加了。生態(tài)系統(tǒng)中能流特點(diǎn)（規(guī)律）：能流在生態(tài)系統(tǒng)中是變化著的；能流是單向流；能量在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)流動的過程，就是能量不斷遞減的過程；能量在流動過程中，質(zhì)量逐漸提高。生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的途徑牧食食物鏈和腐食食物鏈?zhǔn)巧鷳B(tài)系統(tǒng)能流的主要渠道。能量流動以食物鏈作為主線，將綠色植物與消費(fèi)者之間進(jìn)行能量代謝的過程有機(jī)地聯(lián)系起來。牧食食物鏈的每一個(gè)環(huán)節(jié)上都有一定的新陳代謝產(chǎn)物進(jìn)入到腐屑食物鏈中，從而把兩類主要的食物鏈聯(lián)系起來。能量在各營養(yǎng)級之間的數(shù)量關(guān)系可用生態(tài)金字塔表示。生態(tài)錐體(CharlesElton,1927)生態(tài)錐體（ecologicalpyramid）:能量通過營養(yǎng)級逐級減少，如果把通過各營養(yǎng)級的能流量由低到高用圖型表示，就成為一個(gè)金字塔形，稱能量錐體或能量金字塔。同樣如果以生物量或個(gè)體數(shù)目來表示，可能得到生物量錐體（pyramidofenergy）和數(shù)量錐體（pyramidofnumber）。三類錐體合稱為生態(tài)錐體。a生物量錐體(gDW·m-2)b能量錐體(kcal·m-2·a-1)c數(shù)量錐體(個(gè)體·ha-1)1212生態(tài)錐體數(shù)量錐體以各個(gè)營養(yǎng)級的生物個(gè)體數(shù)量進(jìn)行比較，忽視了生物量因素，一些生物的數(shù)量可能很多，但生物量卻不一定大，在同一營養(yǎng)級上不同物種的個(gè)體大小也是不一樣的。生物量錐體以各營養(yǎng)級的生物量進(jìn)行比較，過高強(qiáng)調(diào)了大型生物的作用。能量錐體表示各營養(yǎng)級能量傳遞、轉(zhuǎn)化的有效程度，不僅表明能量流經(jīng)每一層次的總量，同時(shí)，表明了各種生物在能流中的實(shí)際作用和地位，可用來評價(jià)各個(gè)生物種群在生態(tài)系統(tǒng)中的相對重要性。能量錐體排除了個(gè)體大小和代謝速率的影響，以熱力學(xué)定律為基礎(chǔ)，較好地反映了生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)能量流動的本質(zhì)關(guān)系。能量流動的生態(tài)效率生態(tài)效率（ecologicalefficiencies）:是指各種能流參數(shù)中的任何一個(gè)參數(shù)在營養(yǎng)級之間或營養(yǎng)級內(nèi)部的比值關(guān)系。最重要的生態(tài)效率(Kozlovsky,1969)有同化效率、生長效率、消費(fèi)或利用效率、林德曼效率。同化效率(assimilationefficiency,AE):衡量生態(tài)系統(tǒng)中有機(jī)體或營養(yǎng)級利用能量和食物的效率。AE=An/In,An為植物固定的能量或動物吸收同化的食物，In為植物吸收的能或動物攝取的食物。生長效率(growthefficiency,GE):同一個(gè)營養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量（Pn）與同化量（An）的比值。GE＝Pn／An。消費(fèi)或利用效率(comsumptionefficiency,CE):一個(gè)營養(yǎng)級對前一個(gè)營養(yǎng)級的相對攝取量。CE＝In＋1／Pn，In＋1為n＋1營養(yǎng)級的攝取量，Pn為n營養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量。林德曼效率(Lindemanefficiency):指n與n＋1營養(yǎng)級攝取的食物量能量之比。它相當(dāng)于同化效率、生長效率和利用效率的乘積，即：In＋1／In＝An/In·

Pn／An·

In＋1／Pn

美國明尼達(dá)州塞達(dá)波格湖的能流分析

－－波格湖生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)動態(tài)簡圖

λn

為從Λn-1到Λn的能量貢獻(xiàn)速率，λn'為從Λn到Λn-1的能量損耗率

未利用的能量有機(jī)體利用的部分

太陽輻射能λ0●●●●Λ2Λ3Λ4非呼吸耗散的能呼吸耗散的能λ1λ2λ3λ4(λ3'=λ4+R3)R4(λ2'=λ3+R2)(λ1'=λ2+R1)R2R1Λn為營養(yǎng)級的能量含量Λ1美國明尼達(dá)州塞達(dá)波格湖的能流分析

－－波格湖生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)動態(tài)簡圖能量單位：cal·cm-2·

a–1

。呼吸29.3+未利用78.2+分解3.5＝總初級生產(chǎn)量111.0，能量守恒總初級生產(chǎn)量111.0植食動物15.0肉食動物3.0分解3.0分解0.5分解微量呼吸23.0呼吸4.5呼吸1.8未利用70.0太陽能118872未利用7.0未利用1.2未吸收的能118761美國明尼達(dá)州塞達(dá)波格湖的能流分析

－－波格湖生態(tài)系統(tǒng)能量金字塔3.0

cal·cm-2·

a–1

111.0

cal·cm-2·

a–1

15.0

cal·cm-2·

a–1

生物地化循環(huán)(biogeochemicalcycle)礦物元素在生態(tài)系統(tǒng)之間的輸入和輸出，它們在大氣圈、水圈、巖圈之間以及生物間的流動和交換稱生物地(球)化(學(xué))循環(huán)，即物質(zhì)循環(huán)(cyclingofmaterial)。第三節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)生物地化循環(huán)的特點(diǎn)①物質(zhì)循環(huán)不同于能量流動，后者在生態(tài)系統(tǒng)中的運(yùn)動是循環(huán)的；②生物地化循環(huán)可以用庫和流通率兩個(gè)概念來描述。庫是由存在于生態(tài)系統(tǒng)某些生物或非生物成分中一定數(shù)量的某種化學(xué)物質(zhì)所構(gòu)成的，可分為貯存庫和交換庫。前者的特點(diǎn)是庫容量大，元素在庫中滯留的時(shí)間長，流動速率小，多屬于非生物成分；交換庫則容量較小，元素滯留的時(shí)間短，流速較大。物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)單位面積(或單位體積)和單位時(shí)間的移動量稱流通率。③生物地化循環(huán)在受人類干擾以前一般是處于一種穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。④元素和難分解的化合物常發(fā)生生物積累、生物濃縮和生物放大現(xiàn)象。生物積累、生物濃縮和生物放大生物積累(bioaccumlation):指生態(tài)系統(tǒng)中生物不斷進(jìn)行新陳代謝的過程中，體內(nèi)來自環(huán)境的元素或難分解的化合物的濃縮系數(shù)不斷增加的現(xiàn)象。生物濃縮(bioconcentration):指生態(tài)系統(tǒng)中同一營養(yǎng)級上許多生物種群或者生物個(gè)體，從周圍環(huán)境中蓄積某種元素或難分解的化合物，使生物體內(nèi)該物質(zhì)的濃度超過環(huán)境中的濃度的現(xiàn)象，又稱生物富集。生物放大(biomagnification):指生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈上，高營養(yǎng)級生物以低營養(yǎng)級生物為食，某種元素或難分解化合物在生物機(jī)體中濃度隨營養(yǎng)級的提高而逐步增大的現(xiàn)象。生物放大的結(jié)果使食物鏈上高營養(yǎng)級生物體中該類物質(zhì)的濃度顯著超過環(huán)境中的濃度。碳循環(huán)(carboncycle)化泥碳煤大氣中CO2CO2碳化作用石油水生植物光合作用腐爛燃料呼吸作用光合作用腐爛擴(kuò)散氮循環(huán)(nitrogencycle)陸地陸地其它動植物藍(lán)藻淺層死有機(jī)物溶解死有機(jī)物土壤中無機(jī)氮庫丟失于深層沉積中動植物活體共生或自由生活的固氮微生物死有機(jī)體陸地河流帶走生物固氮大氣庫N2大氣庫HN3,NO,NO2,N2O

，工業(yè)固氮（汽車,化肥,電廠）脫氮閃電化學(xué)反應(yīng)海洋火山作用降水大氣硫循環(huán)（sulfurcycle）陸地海洋沉積物（CaSO4,FeS2）溶解的SO42-SO2H2SSCaSO4FeS2死有機(jī)物活有機(jī)物SO42-降水SO2,SO42-擴(kuò)散海浪SO42-大氣上升，分化SO2FeS2死有機(jī)物活有機(jī)物SO42-H2SS分解化肥工業(yè)SO42-攝取擴(kuò)散火山活動H2S,SO2,SO42-植物攝取SO2,SO42-降水SO2,SO42-化石燃燒

SO2H2S,SO2,SO42-第四節(jié)自然生態(tài)系統(tǒng)§1生態(tài)系統(tǒng)格局§2森林生態(tài)系統(tǒng)§3草原生態(tài)系統(tǒng)§4荒漠和苔原生態(tài)系統(tǒng)§5濕地生態(tài)系統(tǒng)§6水域生態(tài)系統(tǒng)§1

自然生態(tài)系統(tǒng)格局生態(tài)系統(tǒng)的類型及分布陸地生態(tài)系統(tǒng)的分布規(guī)律生態(tài)系統(tǒng)類型及分布陸地生態(tài)系統(tǒng)濕地生態(tài)系統(tǒng)：水域生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)草地生態(tài)系統(tǒng)荒漠生態(tài)系統(tǒng)苔原生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)陸地和水域的過渡類型熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)落葉闊葉林生態(tài)系統(tǒng)常綠落葉闊葉混交林生態(tài)系統(tǒng)針葉林生態(tài)系統(tǒng)草甸草原生態(tài)系統(tǒng)典型草原生態(tài)系統(tǒng)荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)的分布規(guī)律緯度地帶性經(jīng)度地帶性垂直地帶性緯度地帶性由于太陽高度角及其季節(jié)變化因緯度而不同，太陽輻射量及與其相關(guān)的熱量也因緯度而異，從赤道向兩極溫度遞減。由于熱量沿緯度變化，出現(xiàn)群落和生態(tài)系統(tǒng)類型的有規(guī)律更替，如從赤道向北極依次出現(xiàn)熱帶雨林、常綠闊葉林、落葉闊葉林、北方針葉林與苔原。經(jīng)度地帶性在北美和歐亞大陸，由于海陸分布格局與大氣環(huán)流特點(diǎn)，水分梯度常沿經(jīng)向變化，因而導(dǎo)致群落和生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)向分異，即由沿海濕潤區(qū)的森林，經(jīng)半干旱的草原至干旱的荒漠。與緯度地帶性表現(xiàn)的自然規(guī)律不同，經(jīng)度地帶性是局部大陸的自然地理現(xiàn)象。

垂直高度地帶性海拔高度每升高100米，氣溫下降0.4-0.6℃，降水最初隨高度增加而增加，超過一定高度增加而降低。由于海拔高度的變化，常引起群落和生態(tài)系統(tǒng)有規(guī)律的更替。表現(xiàn)垂直帶譜：山地季雨林、山地常綠闊葉林、落葉闊葉林、針闊混交林、針葉林、高山矮曲林、高山草原與高山草甸、高山永久凍土帶?！?森林生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)的分布規(guī)律森林生態(tài)系統(tǒng)的主要特征森林生態(tài)系統(tǒng)的功能我國的森林資源現(xiàn)狀森林生態(tài)系統(tǒng)分布規(guī)律森林生態(tài)系統(tǒng)的主要特征生物種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜；系統(tǒng)穩(wěn)定性高；物質(zhì)循環(huán)的封閉程度高；生產(chǎn)效力高。森林生態(tài)系統(tǒng)的功能具有綜合的環(huán)境效益；調(diào)節(jié)氣候；涵養(yǎng)水源，保持水土；作為生物遺傳資源庫。我國的森林資源現(xiàn)狀我國森林生態(tài)系統(tǒng)的主要問題森林生態(tài)系統(tǒng)比例小，地理分布不均勻；森林生態(tài)系統(tǒng)生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，系統(tǒng)自身調(diào)節(jié)能力下降；恢復(fù)和重建速度慢。森林生態(tài)系統(tǒng)破壞的生態(tài)危害：促進(jìn)沙漠化的過程；對大氣化學(xué)產(chǎn)生影響；引起氣候變化、增加自然災(zāi)害發(fā)生的頻率。我國森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和重建對策：加快森林生態(tài)戰(zhàn)略工程的建設(shè)，增大比例、改變格局；積極推廣農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)；盡快建立南方用材林基地；加強(qiáng)科學(xué)管理，發(fā)揮現(xiàn)有森林綜合效益潛力。中國生態(tài)區(qū)劃分森林生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)荒漠和苔原生態(tài)系統(tǒng)水域生態(tài)系統(tǒng)濕地生態(tài)系統(tǒng)§3草原生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)的類型和特點(diǎn)草原生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀草原生態(tài)環(huán)境惡化的原因恢復(fù)和保護(hù)對策草原生態(tài)系統(tǒng)的類型和特點(diǎn)草原生態(tài)系統(tǒng)的類型降水減少降水增加荒漠草原典型草原原草甸草原輻射量增加輻射量減少草原生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)草原生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者的主體是禾本科、豆科和菊科等草本植物，優(yōu)勢植物以叢生禾本科為主。垂直結(jié)構(gòu)通常分為三層：草本層、地面層和根層。氣候（溫度）對草原植物有明顯的影響。草原生態(tài)系統(tǒng)中的初能消費(fèi)者有適于奔跑的大型草食動物、穴居的嚙齒動物以及小型的昆蟲等；食肉動物有狼、狐、鼬、猛禽等。初級生產(chǎn)量在所有的陸地生態(tài)系統(tǒng)中居中等或中等偏下水平。草原生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀20世紀(jì)60年代以來，草原生態(tài)系統(tǒng)普遍出現(xiàn)草原退化現(xiàn)象。20世紀(jì)70年代中期，全國退化草原面積占草原總面積的15％，20世紀(jì)70年代中期，增加到30％以上。全國草原退化面積以1000－2000萬畝的速度擴(kuò)展。草原退化的主要特征：群落優(yōu)勢種和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變；生產(chǎn)力低下，產(chǎn)草量下降；草原土壤生態(tài)條件發(fā)生巨變，出現(xiàn)沙化