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8第八章 生物圈系统

发布时间:2013-12-18 09:32:36  

1、20°-30°N大陆内部和西岸发育了沙漠,而同纬度大陆东岸却生机盎 然,为什么? (1)该纬度大陆内部和西岸受副热带高压(冬季)和信风带(夏季)交 替控制,全年干旱少雨;该纬度大陆东岸由于海陆热力性质的差异,形成 季风(或风从海洋吹向陆地),具有较多降雨; (2)该纬度大陆西岸为寒流,东岸为暖流,一般寒流具有降温降湿作用, 暖流具有增温增湿作用; 综上,所以……。

2、土壤胶体概念:
3、哥本哈根世界气候大会

土壤中高度分散,粒径在1-100nm之间的物质,是土壤形成过程中的产物。

全称是《联合国气候变化框架公约》缔约方第15次会议,是继《京都议定 书》后又一具有划时代意义的全球气候协议书。如果《哥本哈根议定书》 不能在今年的缔约方会议上达成共识并获得通过,那么在2012年 《京都 议定书》第一承诺期到期之后,全球将没有一个共同文件来约束温室气体 的排放。这将导致人类遏制全球变暖的行动遭到重大挫折。也因为这个原 因,本次会议被喻为 “拯救人类的最后一次机会”。

第八章 生物圈系统
第一节 生物圈与生物多样性

第二节 生物群落
第三节 生态系统的组成与结构 第四节 生态系统功能

第五节 生态平衡
第六节 生态修复

第一节 生物圈与生物多样性
1、概念
地球上所有生物及其生活环境的总称。是囊 括地球表面岩石圈上层、大气圈下层以及水圈的 全部所有有生命存在的区域,由生物与非生物的 物理化学环境组成的高度复杂的生态系统。
Ⅰ 生 物 圈

第一节 生物圈与生物多样性
2、组成
?生命物质

又称活质,是生物有机体的总和。 包括蛋白质、 糖类、脂质核酸。
?生物生成性物质
Ⅰ 生 物 圈

是由生命物质所组成的有机矿物质相互作用的生

成物,如煤、石油、泥炭和土壤腐殖质等。
?生物惰性物质

指大气底层的气体、沉积岩、黏土矿物和水。

第一节 生物圈与生物多样性
3、范围
?平流层下层 ?对流层
Ⅰ 生 物 圈

?水圈 ?岩石圈上层

地面以上最大高度23Km,地面以下最深12Km。 绝大多数在地上和海洋下100m范围内。

第一节 生物圈与生物多样性
4、生物圈存在的基本条件
?可以获得来自太阳的充足光能; ?存在可被生物利用的大量液态水;
Ⅰ 生 物 圈

海月水母(98%)、西瓜(>95%)
?有适宜生命活动的温度条件; ?存在生命物质所需的各种营养元素,包括O2、

CO2以及N、C、K、Ca、Fe、S等,它们是生命物 质的组成和中介。

第一节 生物圈与生物多样性
1.概念
生物圈中最普遍的特征之一是生物体的多样 性。生物多样性是指地球上动物、植物、微 生物的纷繁多样性

和它们的遗传及变异,即 某一区域内遗传基因 的品系、物种和生态系 统多样性的总和。
Ⅱ 生 物 多 样 性

第一节 生物圈与生物多样性
2.种类
?
Ⅱ 生 物 多 样 性

①遗传(基因)多样性 基因多样性包括分子、细胞和个体三个水平上

的遗传变异度,是生命进化和物种分化的基础。 既存在种群之间的基因多样性,也存在种群之 内的基因多样性。基因多样性提供了栽培植物 和家养动物的育种材料,使人们能够选育。

第一节 生物圈与生物多样性
2.种类
?
Ⅱ 生 物 多 样 性

②物种多样性 指地球上生命有机体的多样性,即动物、植 物及微生物种类的丰富性,是人类生存和发 展的基础。

第一节 生物圈与生物多样性
2.种类
?
Ⅱ 生 物 多 样 性

③ ②

③生态系统的多样性



指物种存在的生态复合体系的多样化和健康 状态,即生物圈内的生境、生态群落(植物 群落、动物群落)和生态过程(有机物的生

产过程-营养物质循环过程-能量流动过程)的
多样化。

第一节 生物圈与生物多样性
3.意义 生物多样性的意义主要体现在生物多样性的价值。
Ⅱ 生 物 多 样 性

?

直接价值:食品、纤维、建筑、家具、药物及 其它工业原料

第一节 生物圈与生物多样性
3.意义
?
Ⅱ 生 物 多 样 性

间接价值:仿生学、固定太阳能、调节水文、 防止水土流失、调节气候、吸收分解污染物、 贮存营养元素并促进养分循环和维持进化过程

等方面都与生物多样性间接相关。许多目前认
为无足轻重的物种,可能有着重要的潜在价值 (蜱-高血压)。

第一节 生物圈与生物多样性
3.意义 此外,具有美学价值。
Ⅱ 生 物 多 样 性

两个黄鹂鸣翠柳,一行白鹭上青天。窗含西岭千秋 雪,门泊东吴万里船。杜甫《绝句》

迟日江山丽,春风花草香。泥融飞燕子,沙暖睡鸳
鸯。 杜甫《绝句》

第一节 生物圈与生物多样性
4.我国生物多样性特点
国情:国土辽阔,海域宽广,自然条件复杂多样,

加之有较古老的地质历史(早在中生代末,大部分
地区已抬升为陆地),孕育了极其丰富的植物、动 物和微生物物种及其繁复多彩的生态组合,是全球

Ⅱ 生 物 多 样 性

12个“巨大多样性国家”之一(墨西哥、哥伦比亚、 厄瓜多尔、秘鲁、巴西、扎伊尔、马达加斯加、中 国、印度、马来西亚、印度尼西亚和澳大利亚)。

第一节 生物圈与生物多样性
特点:
?
Ⅱ 生 物 多 样 性

物种丰富; 中国有高等植物3万余种,其中在全世界裸子植 物15科850种中,中国就有10科约250种,是世

界上裸子植物最多的国家。中国有脊椎动物
6347种,占世界种数近14%。

第一节 生物

圈与生物多样性

?
Ⅱ 生 物 多 样 性

特有属、种繁多; 高等植物中特有种最多,约17300种,占中国高 等植物总种数的57%以上。6347种脊椎动物中,

特有种667种,占10.5%。
动物:大熊猫、藏羚羊、金丝猴、白暨豚、扬

子鳄、中华鲟等。植物:人参、银杉、水杉、
珙桐、银杏等。

第一节 生物圈与生物多样性
?

区系起源古老; 由于中生代末中国大部分地区已上升为陆地,

动物地理区划通用的划分单位一般是区系、界、区、亚区、省、周边、区段等,大陆动物区系、海洋动物区系

Ⅱ 生 物 多 样 性

第四纪冰期又未遭受大陆冰川的影响,许多 地区都不同程度保留了白垩纪、第三纪的古

老残遗部分。如松杉类世界现存7个科中,中
国有6个科。动物中大熊猫、白鳍豚、扬子鳄 等都是古老孑遗物种。

第一节 生物圈与生物多样性
?

栽培植物、家养动物及其野生亲缘的种质资源 非常丰富;

Ⅱ 生 物 多 样 性

中国是水稻和大豆的原产地,品种分别达5万
个和2万个。中国有药用植物11000多种,牧草

4215种,原产中国的重要观赏花卉超过30属
2238种。中国是世界上家养动物品种和类群最 丰富的国家,共有1938个品种和类群。

第一节 生物圈与生物多样性
?

生态系统丰富多彩。

我国有世界上最高的青藏高原,有海南的热带雨林,
Ⅱ 生 物 多 样 性

有漠河的北极风光,生态系统是及其复杂多样 的。

地球陆生生态系统类型齐全,如森林、灌丛、草原
和稀树草原、草甸、荒漠、高山冻原等各种类

型。海洋和淡水生态系统类型也很齐全。

第一节 生物圈与生物多样性
5.生物多样性受到威胁的主要原因:
?
Ⅱ 生 物 多 样 性 受 威 胁 主 要 原 因 -

大面积森林采伐、火烧和农垦;

第一节 生物圈与生物多样性
5.生物多样性受到威胁的主要原因:
?
Ⅱ 生 物 多 样 性 受 威 胁 主 要 原 因 -

草地过度放牧和垦殖;

第一节 生物圈与生物多样性
5.生物多样性受到威胁的主要原因:
?
Ⅱ 生 物 多 样 性 受 威 胁 主 要 原 因 -

生物资源的过分利用; 宁夏、内蒙挖甘草,青海挖虫草。

第一节 生物圈与生物多样性
5.生物多样性受到威胁的主要原因:
?
Ⅱ 生 物 多 样 性 受 威 胁 主 要 原 因 -

工业化和城市化的发展;

第一节 生物圈与生物多样性
?

外来物种的大量引进或侵入;

Ⅱ 生 物 多 样 性 受 威 胁 主 要 原 因 -

紫茎泽兰(破坏草、解放草),原产墨西哥, 1935年在云南首次发现。 福建引进大米草 白蚁:农作物、树木、房屋、堤坝、银。

第一节 生物圈与生物多样性
?

无控制的旅游;

Ⅱ 生 物 多 样 性 受 威 胁 主 要 原 因 -


第一节 生物圈与生物多样性
?

污染;

Ⅱ 生 物 多 样 性 受 威 胁 主 要 原 因 -

第一节 生物圈与生物多样性
?

全球变暖;

Ⅱ 生 物 多 样 性 受 威 胁 主 要 原 因 -

动植物对全球气候变化的反应包括:地理分布、 生理、生活周期、迁徙习性和栖息地发生改 变,生存能力降低等。-易引起生态混乱。

海平面上升(栖息地破坏)、动植物病原体
对温度敏感、病毒(sars高温)、极端气候现

象增加、CO2浓度增加。
?

各种干扰的累加效应。

第一节 生物圈与生物多样性
Ⅱ 生 物 多 样 性 容 易 灭 绝 的 生 物 类 群 -

6.特别容易灭绝的生物类群:
?

具有较高营养级别的物种; 华南虎、

?

地方特有种。是指“某一物种因历史、生态或 生理因素等原因,造成其分布仅局限于某一特 定的地理区域或大陆,而未在其他地方中出 现”;

大熊猫、澳洲红袋鼠

第一节 生物圈与生物多样性
Ⅱ 生 物 多 样 性 容 易 灭 绝 的 生 物 类 群 -

6.特别容易灭绝的生物类群:
?

发展缓慢的小规模种群的物种;

第一节 生物圈与生物多样性
Ⅱ 生 物 多 样 性 容 易 灭 绝 的 生 物 类 群 -

6.特别容易灭绝的生物类群:
? ? ? ? ? ?

生物依赖集团中的最大成员; 缺乏散播和迁移能力的物种; 具有群集巢居习性的物种(蜜蜂集体中毒); 迁徙物种(信天翁、海豚和鲸鲨); 依赖不可靠资源的物种(熊猫-竹子); 对于干扰没有进化经历的物种。

第一节 生物圈与生物多样性
7.保护生物多样性的方法:
Ⅱ 生 物 多 样 性 保 护 方 法 -

?

建立保护区,就地保护;

就地保护就是将有价值的自然生态系统和野生生物 物种及其生境在原地划出一定面积,以建立保

护区和保护点的方式将其严格保护起来,借此
保护生态系统内生物的繁衍与进化,维持生态

系统的结构和物种能量流动与其它生态学过程
的正常进行,使系统得到整体保护。

第一节 生物圈与生物多样性
7.保护生物多样性的方法:
Ⅱ 生 物 多 样 性 保 护 方 法 -

1956年广东鼎湖山建立第一个自然保护区,到2007 年8月已经有303个,如珠穆朗玛峰、雅鲁藏布 大峡谷、三江源、可可西里、西双版纳国家自

然保护区。
此外,国家森林公园也是就地保护的一种形式,兼

有保护和旅游的双重功能。

第一节 生物圈与生物多样性
7.保护生物多样性的方法:
Ⅱ 生 物 多 样 性 保 护 方 法 -

?

迁地保护和离体保存;

迁地保护: 将保护对象的部分种群迁出原地以外,在动物园、 植物园、水族馆、畜牧场、引种繁育中心等人 工保护中心,进行驯养和繁殖,使其种群数量 不断扩大。如白暨豚、中华鲟

、东北虎。

第一节 生物圈与生物多样性
7.保护生物多样性的方法:
Ⅱ 生 物 多 样 性 保 护 方 法 -

离体保存:植物种子库 动物细胞库、精子库、配子库、胚胎库 中科院昆明动物所建立了颇具规模的野生动物细胞 库,有昆虫、鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和 哺乳动物的细胞。

第一节 生物圈与生物多样性
7.保护生物多样性的方法:
Ⅱ 生 物 多 样 性 保 护 方 法 -

?

建立生物多样性保护区网络; 如国际间各种保护生物多样性的组织。

?

生态系统的恢复和改善。 如加大科研力量、科研资金的投入,加强公 民的环保意识等。

第一节 生物圈与生物多样性
为了保护全球的生物多样性,1992年在巴西首都里
生 物 多 样 性 保 护 方 法

约热内卢召开的联合国环境与发展大会上,153

Ⅱ -

个国家签署了《生物多样性公约》。1993年12
月29日,《生物多样性公约》正式生效。2001

年第55届联合国大会通过第201号决议,将“国
际生物多样性日”由原来的每年12月29日改为5 月22日。

第一节 生物圈与生物多样性
1.环境:指某一特定生物体或生物群体以外的空 间,以及直接或间接影响该生物体或生物群体生 存的一切事物的总和。简单说,生物生存空间所
Ⅲ 生 物 与 环 境

存在的一切作用因素和条件的综合。

第一节 生物圈与生物多样性
2.生态学:研究生物与环境之间相互关系的学科。 3.生态因子:把对生物的生命活动起直接作用的 环境元素叫做生态因子。 根据性质划分:气候因子、土壤因子、地形因子、 生物因子和人为因子(非孤立、单独的而是综合
Ⅲ 生 物 与 环 境

起作用)。

第一节 生物圈与生物多样性
4.主导因子:虽然各个生态因子对生物共同地、 综合地发生作用,但生物生长发育的某一阶段,

在共同起作用的生态因子中,总有一种因子起主
导的、决定性作用,这种起决定性作用的因素,

Ⅲ 生 物 与 环 境

叫做主导因子,其他叫做次要因子。
5.生境:具体的生物个体或群体居住地段的所有 生态因素的总体。

第一节 生物圈与生物多样性
6.限制因子: 如果当一个或几个生态因子的质或量低于或高于
Ⅲ 生 物 与 环 境

生物所能忍受的临界线时,不管其它因子是否合 适,生物的生长发育和繁衍都会受到影响,甚至

引起死亡,这样的生态因子称为限制因子或限制
因素。 干旱区-水分 寒冷区-温度

第二节 生物群落
1.概念

地球上的任何生物有机体都不是单独地或杂乱
无章地生活着,而是在一定的自然环境下,由特定
Ⅰ 群 落

的绿色植物、动物和微生物种类结合在一起,它们
通过各种方式彼此联系、相互作用而共同生活在一

起,形成一个完整的生物群体,这种生物群体称为 生物群落。即生物群落是在相同时间聚集在同一地 段上的物种种群的集合。

第二节 生物群落
植物的生活型:指植物长期在外界环境的作用下, 用以适应环境条件的躯体结构、大小、形状等所呈

现的适应形态,即植物的形状类别称为生活型。如
乔木、灌木、藤本、草本和附生植物等。

Ⅱ 群 落 结 构

植物群落的结构:主要指植物群落的种类组成及植
物群落的空间分布状态。

第二节 生物群落
群落垂直成层现象:由于环境的逐渐变化,导致对 环境有不同需求的动植物生活在一起,这些动植物

各有其生活型,其生态幅和适应特点也各有差异,
它们各占据一定的空间,并排列在空间的不同高度

Ⅱ 群 落 结 构

和一定土壤深度中。群落这种垂直分化就形成了群
落的层次,称为群落的垂直成层现象。

高大乔木-灌木-草本-苔藓、地衣、菌藻(通常4-5层, 农业植物一般只有一个层次)。

第二节 生物群落
层间植物:有些群落中还有不属于任何一层的,如 藤本植物、寄生植物、附生植物等,它们攀附在其

它植物上或依赖其它植物为生,本身不构成一个层
次,这种植物叫层间植物。

Ⅱ 群 落 结 构

喜阳的攀附在高大乔木的上层,喜阴的则附生在森
林内荫湿部位的树干上。热带森林的藤本和附生植 物非常发育。

第二节 生物群落
1.概念 生态群落的演替是物种组成和群落结构及功能随时 间的变化,它是一种连续的、单方向的、有顺序的 变化过程。
Ⅲ 群 落 演 替

一年生杂草-多年生杂草-灌木-早期演替树木-晚期演
替树木。

第二节 生物群落
2.分类 (1)依据驱动因素分类:

自发演替:自发的或由内因驱动的。

Ⅲ 群 落 演 替

异发演替:由于外界环境因素引起的,是相对于自发演替而 言的。如地球物理-化学变化引起的演替。 冰川在欧洲三次前进,三次后退,引起了生物区系的三次前 进,三次后退。气候温和时,需光的树种(松树、桦树)朝

北挺进,取代耐阴的树种。

第二节 生物群落
2.分类 (2)依据演替起始条件分类:

原生演替:指发生于以前或新近形成的没有被植被覆盖过

Ⅲ 群 落 演 替

的原生裸地上的群落演替。如新近暴露的岩石表面、冲击层 表面。 次生演替:指发生在过去有植被覆盖,但后来被人类、动 物、火灾、大风、洪水等破坏了的地段的演替。

第二节 生物群落
(3)依据发展方向分类: 顺向演替:发生于裸露地面或撂荒地面的群落经过 一系列发展变化,演替方向朝着群落结构由简单向 复杂,生物种类由少到多,群落由不稳定到稳定,
Ⅲ 群 落 演



总趋势朝向逐渐符合当地主要生态环境条件(如气
候和土壤)的演替过程。

第二节 生物群落
逆向演替:当群落受到干扰破坏超过一定限度后, 朝着群落更加简单化、不稳定的方向发展,称作逆

向演替。
例:高强度放牧下的草原,草群覆盖度降低,甚至

Ⅲ 群 落 演 替

出现次生裸地。

第三节 生态系统的组成与结构
1.概念 生态系统是指一定时间和空间内,生物组分与非生 Ⅰ 生 态 系 统 的 概 念

物环境之间相互联系、相互作用,完成一定功能的统一
体。 生态系统是指在一定空间范围内的全部生物和非生 物成分之间,构成一个不可分割的,具有能量转换、物 质循环和代谢功能的生态学单位。 生态系统 = 生物群落 + 环境

第三节 生态系统的组成与结构
2.范围
Ⅰ 生 态 系 统 的 概 念

从结构和功能的完整性看,生态系统可大可小: 大到整个生物圈,小到含有藻类的一滴水。 可具体可抽象:一个池塘、一片森林、一块草

地都是一个生态系统;在空间范围上很抽象。

第三节 生态系统的组成与结构
太阳辐射 非生物组分 无机物质 有机物质 生态系统 土壤 生产者(producters) 生物组分 消费者(consumers) 分解者(reducers)
两大部分:生物成分和非生物成分,或称生命系统和环境系统; 四个基本成分:生产者、消费者、还原者(分解者)、非生物环境

Ⅱ 生 态 系 统 的 组 成 成 分

第三节 生态系统的组成与结构
含义:一是各种生物的空间配臵(分布)状态;二

是组成成分及营养结构。具体来说,包括以下三种:
Ⅲ 生 态 系 统 的 结 构

(一)空间结构 (二)物种结构 (三)营养结构

第三节 生态系统的组成与结构
(一)空间结构 指生态系统中各种生物的空间配臵(分布)
Ⅲ 生 态 系 统 的 结 构

状况,亦即生物群落的空间格局状况。

如同群落结构一样,生态系统中生物的种类、
数量、及其空间配臵(水平分布、垂直分布)的 时间变化(发育、季相)以及地形地貌等因素 (山地、平原)构成了生态系统的空间结构。

第三节 生态系统的组成与结构
(二)物种结构 指生态系统中各类物种在数量方面的分布特
Ⅲ 生 态 系 统 的 结 构

征。
各类生态系统在物种数量及规模上的差异很 大,如水域生态系统的生产者主要是须借助显微 镜才能分辨的浮游藻类,而森林生态系统的生产 者却是可高达数十米的大树。

第三节 生态系统的组成与结构
(三)营养结构 指食物网及其相互关系。
Ⅲ 生 态 系 统 的 结 构

1.食物链
指生态系统中生物组分通过吃与被吃的关系彼此 联系起来的一个序列,组成一个整体,就像一条 链锁一样,这种

链锁关系就称为食物链。

第三节 生态系统的组成与结构
①捕食食物链 也称草牧食物链,其能量发端于植物,到草食动物,
Ⅲ 生 态 系 统 的 结 构

再到肉食动物,是直接消耗有机体及其部分的食物
链。 在陆地上起始于绿色植物,水体中起始于浮游植物。 典型的如“草-蝗虫-老鼠-蛇-鹰” “浮游植物—> 浮游动物—>小鱼—>大鱼—>鲨鱼”。

第三节 生态系统的组成与结构
②腐生食物链 也称残渣食物链,是由多种微生物参与,以死亡
Ⅲ 生 态 系 统 的 结 构

的有机体为营养源,通过腐烂、分解将有机质还
原为无机物质的食物链。 天麻和水晶兰是腐生植物,蚯蚓是一种腐生动物。 “动植物尸体、排泄物—>真菌、细菌—>CO2、水、 矿物质、热能”

第三节 生态系统的组成与结构
③寄生食物链 以活的有机体为营养源,以寄生方式生存的食物
Ⅲ 生 态 系 统 的 结 构

链。
一般开始于较大生物体,如“哺乳动物-跳骚-原 生动物-细菌-病毒”,“大豆-菟丝子”都是典型 的寄生食物链。 “稻草喂牛-牛粪养蚯蚓-

蚯蚓养鸡-鸡粪加工喂猪猪粪投塘养鱼”-混合食物链

第三节 生态系统的组成与结构
2.营养级 指生物在食物链上所处的位臵,
Ⅲ 生 态 系 统 的 结 构

食物链上的每一个环节就称为一
个营养级。 “草-牛-人”食物链中,分别为 第一、第二、第三营养级。 自然界中的每个生物种群都处在

一定的营养级上,但也有一些种
群可以处于几个营养级。

第三节 生态系统的组成与结构
3.食物网 在生态系统中,各种生物之间取食与
Ⅲ 生 态 系 统 的 结 构

被取食的关系,往往不是单一的,营
养级常常是错综复杂的。一种消费者 同时取食多种食物,而同一食物又被 多种消费者取食,于是形成食物链之 间交错纵横,彼此相连,构成一种网 状结构,这就是食物网。

第三节 生态系统的组成与结构
4.食物链的生物放大作用 食物链的另一个重要特点就是某些物质,尤其是
Ⅲ 生 态 系 统 的 结 构

一些有毒物质进入生物体后难以分解或排出,在
生物体内积累,使其体内这些物质的浓度超过环 境中的浓度,造成生物浓缩,或称生物富集。这 些物质沿食物链从低营养级生物到高营养级生物 传递,使处于高营养级生物体内的这些物质的浓 度极为显著地提高,这种现象称为生物放大。

第三节 生态系统的组成与结构
有利方面:利用蜈蚣草、大叶井口
边草修复重金属污染的矿山土地 (地理所陈同斌)。 不利:DDT富集生物体内,威胁人类 健康。 汞中毒,日本九州鹿儿岛
Ⅲ 生 态 系 统 的 结 构

水俣市家猫狂奔、集体跳水,不少
人全身疼痛,1965年

查明是上游含 汞废水,经过“浮游生物-小昆虫底层鱼-肉食鱼-家猫、人”途径产 生汞毒害。

第四节 生态系统的功能
一、生物生产
第 四 节 生 态 系 统 的 功 能

二、能量流动 三、物质循环 四、信息传递

第四节 生态系统的功能
1.概念 生态系统中的生物生产包括初级生产和次级生产 两个过程。前者是生产者(主要是绿色植物)把 太阳能转化为化学能的过程,又称植物性生产或
Ⅰ 生 物 生 产

第一性生产;后者是消费者(主要是动物)的生
命活动将初级产品转化为动物能,故称之为动物 性生产。

第四节 生态系统的功能
1、概念 生态系统的能量流动是指能量通过食物网络在系统 内的传递和耗散过程。 能量流动始于生产者的初级生产,止于还原者功能
Ⅱ 能 量 流 动

的完成,整个过程包括能量形态的转变、能量的转
移、利用和耗散。

第四节 生态系统的功能
2、流动的主要路径 以农业生态系统为例,途径如下: ①太阳辐射的能量进入生态系统; ②以植物有机体储存的能量,沿食物链流动转化; ③生态系统中能量的外界输入及输出;
Ⅱ 能 量 流 动

第四节 生态系统的功能
3、流动渠道 生态系统是通过食物关系使能量在生物间发生 转移的。这是因为生态系统生物成员之间最重要、 最本质的联系是通过营养(即食物关系)实现的。
Ⅱ 能 量 流 动

植物-食草动物-食肉动物

第四节 生态系统的功能
1、生态金字塔 是反映食物链中营养级之间数量及能量比例关 系的一个图解模型。根据生态系统营养级的顺序, 以初级生产者为底层。各营养级的数量与能量比例

Ⅱ 能 量 流 动 能 量 传 递 的 效 率 -

通常是基部宽、顶部尖,类似金字塔形状,所以形
象地称之为生态金字塔。

第四节 生态系统的功能
类型: 个体数金字塔 生物量金字塔 能量金字塔

Ⅱ 能 量 流 动 能 量 传 递 的 效 率 -

百姓挨饿,何不食肉糜?-晋惠帝司马衷

第四节 生态系统的功能
2、生态效率 在食物链中,后一营养级对前一营养级生物能 量利用的百分比叫做能量的传递效率或生态效率。

Ⅱ 能 量 流 动 能 量 传 递 的 效 率 -

第四节 生态系统的功能
3.林德曼效应: 也叫十分之一 定律,即每个营养 级的能量大约有

Ⅱ 能 量 流 动 能 量 传 递 的 效 率 -

1/10传递到下一个
营养级。 4.5%-20%之间

第四节 生态系统的功能
4.能量流动特点 ?能量来源于太阳能,利用率1%左右; ?沿食物链营养级自低级到高级单向流动,不可逆 和非循环性; ?能量沿食物链逐级减少,10%。
消费者呼吸

Ⅱ 能 量 流 动 能 量 传 递 的 效 率 -

光 和 作 用

消费者

生产者
还原者 生产

者呼吸 腐生生物分解和呼吸

第四节 生态系统的功能
物质循环:参与合成生物有机体的各种营养元素 在生物和非生物环境之间进行的循环过程。

一、物质循环的层次和类型
二、物质循环的特征

Ⅲ 物 质 循 环

三、典型物质循环过程

第四节 生态系统的功能
1.物质循环的层次:
Ⅲ 物 质 循 环 层 次 及 类 型 -

①生物个体层次的物质循环 生物个体吸收营养物质建造自身,经过代谢活动, 生物从外界取得生存必需的物质,并使这些物质

变为本身的物质,同时把体内产生的废物排出体
外。再经分解者的作用归还于环境。

第四节 生态系统的功能
1.物质循环的层次:
Ⅲ 物 质 循 环 层 次 及 类 型 -

②生态系统层次的物质循环 在初级生产者的代谢基础上,通过各级消费者和 分解者把营养物质归还于环境之中,又称为生物

小循环或营养物质循环。

第四节 生态系统的功能
1.物质循环的层次:
Ⅲ 物 质 循 环 层 次 及 类 型 -

③生物圈层次的物质循环(生物地球化学循环) 是营养物质在各生态系统之间的输入与输出,以 及它们在大气圈、水圈和土壤圈之间的交换。

生态系统是“天”(能量的来源)与“地”(物
质的来源)的结合。

第四节 生态系统的功能
2.类型 生物地球化学循环包括地质大循环 和生物小循环:
Ⅲ 物 质 循 环 类 型

?地质大循环和生物小循环

●地质大循环:指物质或元素经生物体的吸收作 用,从环境进入生物有机体内,生物有机体再以死 体、残体或排泄形式将物质或环境返回环境,进入

-

大气、水、岩石、土壤和生物五大自然全层的循环。
特点:时间长、范围广,是闭合循环。

第四节 生态系统的功能
●生物小循环:指环境中的元素经生物体吸收, 在生态系统中被多层次利用,然后经过分解者的
Ⅲ 物 质 循 环 类 型 -

作用,再为生产者吸收、利用。
特点:循环时间短、范围小,是开放式的循

环。

第四节 生态系统的功能
根据物质在循环时所经历的路径的不同,从整个 生物圈的观点出发,生物地球化学循环可划分为
Ⅲ 物 质 循 环 类 型 -

气相型循环和沉积型循环。
?气相型循环和沉积型循环

●气相型循环
●沉积型循环

第四节 生态系统的功能
气相型循环(gaseous type cycles)
其贮存库在大气圈或水圈(海洋)中,即元素或化
Ⅲ 物 质 循 环 类 型 -

合物可以转化为气体形式,通过大气进行扩散,弥 漫在陆地或海洋上空,在很短时间内可以为植物重

新利用,循环比较迅速。--完全型循环
碳、氮、氧等元素:

水圈—>大气圈—>植物

第四节 生态系统的功能
沉积型循环(sedimentary cycles)
Ⅲ 物 质 循 环

类 型 -

矿物元素

土壤

地壳—>植物—>环境—>沉积—>岩石—>抬升、风


这类循环缓慢,容易受到干扰,称不完全循环。

第四节 生态系统的功能
1.库与流
? 库(pool)

Ⅲ 物 质 循 环 特 征 -

物质在循环过程中被暂时固定、存储的场所。
●植物库 ●动物库 ●大气库 ●土壤库 ●水体库 浮游生物-磷 交换库 (容积小、交换活跃、生物成分)

水体-磷 贮存库 (容积大、交换慢、非生物成分)

第四节 生态系统的功能
?流(flow)

物质在库与库之间的转移运动状态。
Ⅲ 物 质 循 环 特 征 -

●能量流 ●物质流 ●信息流

第四节 生态系统的功能
没有库,环境资源不能被吸收、固定、转化为各 种产物;没有流,库与库之间不能联系、沟通, 则物质循环短路,生命无以维持,生态系统瓦解。
Ⅲ 物 质 循 环 内 能 流 与 物 流 的 关 系 -

第四节 生态系统的功能
2.生物量 在某一特定时刻,单位面积或体积内积存的
Ⅲ 物 质 循 环 特 征 -

有机物质总量。
可指某种生物的生物量,也可指全部植物、

动物和微生物的生物量。
生物量=生产量-减少量
被取食、寄生或死亡、脱毛等损失的量

第四节 生态系统的功能
3.周转率与周转期 周转率指系统达到稳定状态后,某一组分
Ⅲ 物 质 循 环 特 征 -

中的物质在单位时间流出(流入)的量占总量
的份额。 周转期是周转率的倒数。 如,森林现存量500t/hm2,年净生产量50 t/hm2 ,则周转率50/500=0.1,周转期为10年。

第四节 生态系统的功能
4.循环效率 当生态系统中某一组分的库存物质,一部
Ⅲ 物 质 循 环 特 征 -

分或全部流出该组分,但并未离开该系统,并
最终返回该组分时,系统发生了物质循环。 循环物质占总输入物质的比率,称为物质 的循环效率。 草场-虫-鸟
分解

第四节 生态系统的功能
5.内能流与物流的关系
? 能量流是物质流的动力
Ⅲ 物 质 循 环 特 征 -

? 物质流是能量流的载体

能量流单向递减,物流会改变形态不会消灭且反复循环。

第四节 生态系统的功能
6.物质循环的调节 自我调节:
Ⅲ 物 质 循 环 特 征 -

CO2浓度增高-光合作用增强
土壤有效氮缺乏—固氮微生物大量发展

人为调节:
污染物质排放-破坏物质循环

第四节 生态系统的功能
?碳循环 ?氮循环 ?磷循环 ?硫循环
Ⅲ 物 质 循 环 典 型 物 质 循 环 过 程 -

第四节 生态系统的功能
Ⅲ 物 质 循 环 典 型 物 质 循 环 过 程 碳 循 环

碳是地球上储量最丰富的元素之一,广泛地分 布于大气、海洋、地壳沉积岩和生物体中。同时碳

-

又是有机化合物的基本成分,是构成生命体的基本
元素。

干酪根是沉积岩中不溶于一般有机溶

剂的沉积有机质;与其相对应,岩石中可溶于有 机溶剂的部分,称为沥青。

第四节 生态系统的功能
碳的地球化学循环
Ⅲ 物 质 循 环 典 型 物 质 循 环 过 程 碳 循 环 -

在风化过程中,沉积物中的碳有两种循环方式: ?干酪根与氧反应产生二氧化碳 ?MgCO3、CaCO3受地下水溶解产生Ca2+、Mg2+和HCO3?由地下水带入海洋 ?浮游生物和珊瑚摄取Ca2+和HCO3-构成CaCO3骨骼 ?生物死亡之后,碳酸钙就沉积在海底

第四节 生态系统的功能
Ⅲ 物 质 循 环 典 型 物 质 循 环 过 程 碳 循 环 -

碳的生物循环

大气中的CO2被植物吸收

?通过光合作用转变成有机物质
?通过呼吸作用和细菌分解作用转换为CO2进入大气

第四节 生态系统的功能
Ⅲ 物 质 循 环 典 型 物 质 循 环 过 程 碳 循 环 -

第四节 生态系统的功能
二氧化碳问题
Ⅲ 物 质 循 环 典 型 物 质 循 环 过 程 碳 循 环

自然界的碳循环处于一种均衡的状态,使地球 的环境基本保持不变。 然而人类对煤、石油和天然气等含碳能源的大

量开采利用,致使更多的CO2被排入
大气。CO2能吸收地表的红外辐射, 是一种典型的温室气体。
1880~1980温 度与大气中CO2 浓度的关系

氮循环
第四节 生态系统的功能
Ⅲ 物 质 循 环 典 型 物 质 循 环 过 程 氮 循 环 -

氮在地球大气圈、岩石圈和生物圈都有分布: ●大气中氮的储量最为丰富(78%); ●地壳中的氮是常见元素之一; ●生物圈中的氮最少,但对生命体有决定性的作用。

固氮作用
Ⅲ 物 质 循 环 典 型 物 质 循 环 过 程 氮 循 环

第四节 生态系统的功能

●通过闪电、宇宙射线、火山爆发活动的高能固 氮,形成氨或硝酸盐; ●工业固氮; ●生物固氮:根瘤菌、蓝藻等固氮,占地球固氮 的90%。

-

第四节 生态系统的功能
Ⅲ 物 质 循 环 典 型 物 质 循 环 过 程 氮 循 环 -

氨化作用:由氨化细菌和真菌的作用将有机氨(氨 反硝化作用: 也称脱氨作用,反硝化细菌将亚硝酸 硝化作用:氨化合物被亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌
基酸和核酸)分解为氨化合物。 盐转变为氮气。 氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。
大气N2

反硝化细菌

硝酸盐 植物体->动物蛋白 硝化作用 氨 残体及含氮排泄物 氨化作用

闪电 固氮菌 蓝藻

磷的作用
Ⅲ 物 质 循 环 典 型 物 质 循 环 过 程 磷 循 环

第四节 生态系统的功能

1.磷的作用 ●磷是有机体不可缺少的元素; ●生物细胞内发生的一切生物化学反应中的能量 转移都是通过高能磷酸键在二磷酸腺苷(ADP)和

-

三磷酸腺苷(ATP)之间的可逆转化实现的;
●磷是构成核酸的重要元素。

磷循环
Ⅲ 物 质 循 环 典 型 物 质 循 环 过 程 磷 循 环


第四节 生态系统的功能

2.生态系统中磷的来源 ●磷酸盐岩石和沉积物 ●鸟粪和动物化石

-

第四节 生态系统的功能
Ⅲ 物 质 循 环 典 型 物 质 循 环 过 程 磷 循 环 3.磷循环示意图 磷酸盐岩石 鸟粪 动物化石 鸟和鱼 动物 陆地生态系统 侵蚀开采 分解 -

浮游植物

溶解磷酸盐

植物

海洋沉积物

第四节 生态系统的功能
Ⅲ 物 质 循 环 典 型 物 质 循 环 过 程 磷 循 环

磷酸盐进入水体和土壤,供植物吸收利用, 然后进入食物链,这些磷的大部分随水流失到海

-

洋的沉积层中。
因此,在生物圈内,磷的大部分只是单向流

动,形不成循环。磷酸盐资源也因而成为一种不
能再生的资源。

第四节 生态系统的功能
Ⅲ 物 质 循 环 典 型 物 质 循 环 过 程 硫 循 环 硫循环示意图

第四节 生态系统的功能
酸雨问题
由于燃烧含硫燃料和熔炼有色金属,大量SO2进 在大气尘埃中Fe、Mn等金属的催化下,SO2一部
Ⅲ 物 质 循 环 典 型 物 质 循 环 过 程 硫 循 环 -

入大气。目前大气中所含的SO2,1/3来自人类的活动。

分转化为SO3并遇水气而生成硫酸,形成酸雨。
我国的西南地区已经成为世界三大酸雨灾害区 之一(西欧, 北美和东南亚)。

第四节 生态系统的功能
1.概念 信息传递(信息流):指生态系统中各生命成分之 间及生命成分与环境之间的信息流动与反馈过程, 是生物之间、生物与环境之间相互作用、相互影响
Ⅳ 信 息 传 递

的一种特殊形式。

第四节 生态系统的功能
2.类型 物理信息:以物理过程为传递形式的信息称作物理 信息。声、光、色。 孔雀开屏-求偶 大雁鸣叫-示警
Ⅳ 信 息 传 递

虎、狮吼叫

眼镜蛇抬头-警告

狗叫-警告、示威

第四节 生态系统的功能
2.类型 化学信息:生物在某些特定条件下,或某个生长发 育阶段,代谢产生的一种特殊物质,或分泌某些特 殊激素,这些物质在生物种群或个体之间传递某种
Ⅳ 信 息 传 递

信息,就是化学信息。
胡桃树叶表面分泌物质,被睡冲到土壤中,可

抑制其它植物的生长。老虎的气味-势力范围。

第四节 生态系统的功能
2.类型 营养信息:通过营养关系,把信息从一个种群传递 给另一个种群,或从一个个体传给另一个个体,即 为营养信息。
Ⅳ 信 息 传 递

食物链、食物网就代表着一种营养信息的传递。

第四节 生态系统的功能
2.类型 行为信息:许多同种动物、不同个体相遇,时常会 表现出有趣的行为方式,即所谓的行为信息。 如:蜜蜂舞蹈
Ⅳ 信 息 传 递

表示识别、威胁、挑战、炫耀、从属(狼露脖
子)、配对。

第四节 生态系统的功能
3.信息传递与物流、能流的关系 物质流是

循环的,能量流是单向的、不可逆的; 而信息流是有来有往的、双向运动的,既有从输 入到输出的传递,又有从输出到输入的信息反馈。 信息流使得一个自然生态系统在一定范围内的自
Ⅳ 信 息 传 递

动调节机制才得以实现。(如动物相互间传递食
物源的信息)

第五节 生态平衡
反馈:当生态系统中某一成分发生变化的时候, 它必然会引起其它成分出现一系列的相应变化, 这些变化最终又反过来影响最初发生变化的 那种成分。 反馈有两种类型: 1、负反馈 2、正反馈
Ⅰ 生 态 系 统 的 反 馈 调 节

负反馈

第五节 生态平衡
负反馈的作用是使生态系统达到和保持平衡, 反馈的结果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分
Ⅰ 生 态 系 统 的 反 馈 调 节

所发生的变化。

正反馈

第五节 生态平衡
正反馈的作用与负反馈相反,即生态系统中某

一成分的变化所引起的其它一系列的变化,反过来
加速最初发生的变化。因此正反馈使生态系统远离 平衡状态。 例:如果湖泊受到污染,鱼类就会死,鱼体死

Ⅰ 生 态 系 统 的 反 馈 调 节

亡腐烂后又会进一步加重污染并引起更多鱼类死亡。

正反馈

第五节 生态平衡
生态平衡是指生态系统通过发育和调节所达到

的一种稳定状况,它包括结构上的稳定、功能的稳
定和能量输入、输出的稳定。也就是说,在一定时
Ⅱ 生 态 平 衡

期内,生态系统内的生物种类与数量相对稳定,它 们之间及其与环境之间的能量流动、物质循环和信 息传递也保持稳定,达到高度适应、统一协调的状 态。

正反馈

第五节 生态平衡
生态危机是指由于人类盲目活动而导致局部地

区甚至整个生物圈结构和功能的失衡,从而威胁到
人类的生存。
Ⅱ 生 态 平 衡

很难恢复

第六节 生态修复
1.概念 生态修复是针对受损而言的。受损就是生态系统 结构、功能和关系的破坏,因而,生态修复就是 恢复生态系统合理的结构、高效的功能和协调关 系。 生态修复的目标是把受损的生态系统返回到它先 前的、或类似的、或有用的状态,最终使受损的 生态系统明显地融合于周围的景观中,或看上去 类似或起的作用像某一熟悉且可接受的环境。

第六节 生态修复
2.生态修复的途径 复原:指通过重新引入方法(如栽培和播种原有植 物,引进原有动物等)恢复受损地点原来的种类组 成和群落结构。 重建:是指受损生态系统的部分功能和部分原有物 种得到恢复。 替换:指用另一种有生产力的生态系统代替严重受 损或退化的生态系统。(牧场替换森林)


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