第二节 生态系统的基本功能

第二节生态系统的基本功能第1页，共36页，2023年，2月20日，星期三一．生态效率１．常用的几个能量参数（１）摄取量Ｉ（２）同化量Ａ，初级生产量GP（３）呼吸量Ｒ（４）生产量Ｐ，净初级生产量NPＰ＝Ａ－Ｒ；NP＝GP－Ｒ第2页，共36页，2023年，2月20日，星期三２．营养级位之内的生态效率(1)同化效率＝植物固定的能量／吸收的光能＝动物吸收的能量／动物摄食量

Ae=An/In(2)生长效率:

组织生长效率=n营养级净生产量/n营养级同化量

TGe=NPn/An

生态生长效率=n营养级净生产量/n营养级摄入量

EGe=NPn/In第3页，共36页，2023年，2月20日，星期三3.营养级位之间的生态效率(1)消费效率和利用效率消费效率=(n+1)营养级摄入量/n营养级净生产量

Ce=In+1/NPn利用效率=(n+1)营养级同化量/n营养级净生产量

Ue=An+1/NPn(2)林德曼效率=(n+1)营养级同化量/n营养级净生产量

Le=An+1/An1/10法则第4页，共36页，2023年，2月20日，星期三二.生物生产1.生态系统的初级生产2.生态系统的次级生产3.生态系统的分解第5页，共36页，2023年，2月20日，星期三1.生态系统的初级生产初级生产力：单位面积植物初级生产者形成自身生物量的速率。（J/m2﹒d）（t/hm2﹒a)总初级生产力(GP)：植物光合作用所固定的太阳能的总量。净初级生产力(NP):总初级生产力与呼吸消耗量（R）的差值。NP=GP-R第6页，共36页，2023年，2月20日，星期三第7页，共36页，2023年，2月20日，星期三2.生态系统的次级生产次级生产力：异养生物形成生物量的速率。决定三个方面。利用率(CE)：一个营养级食物摄入量In占上一营养级被食生物可利用量Pn-1的百分比。Ce=In/Pn-1﹒100%同化率(AE)：吸收同化量An占摄取食物量In的百分比。Ae=An/In﹒100%生产效率(Pe):新产生的生物量(Pn=An-Rn)占被同化能量(An)的百分比。Pe=Pn/An﹒100%第8页，共36页，2023年，2月20日，星期三次级生产1.次级生产依赖于初级生产，两者在生态系统中成正相关关系；在统一生态系统中次级生产力小于初级生产力；高一营养级的次级生产力小于低一营养级的生产力，整个生态系统成营养金字塔。原因：一个营养级内有机物不是100％可以取食，相邻营养级之间取食率小于100％，同化率小于100％，生产率小于100％。第9页，共36页，2023年，2月20日，星期三生物量单位：能量（J/m2）、干有机物（t/hm2)生物量：单位面积地面的生物有机物的重量。包括生、死有机物。第10页，共36页，2023年，2月20日，星期三初级生产与次级生产影响初级生产力的主要因素：1.光照2.温度3.水分4.土壤或养分初级生产力高的生态系统：沼泽地、河口湾、珊瑚礁、红树林、耕地等。第11页，共36页，2023年，2月20日，星期三生产力与生物量的关系每kg现存生物量每年可形成新生物量（kg）1.森林平均0.042kg2.其他陆地生态系统平均0.29kg3.水体生态系统平均17.0kg为什么水体的最大：1.水体生物活细胞占比重大，都参与光合；2.浮游植物生活周期短，更新快；第12页，共36页，2023年，2月20日，星期三三、生态系统的能量流动第13页，共36页，2023年，2月20日，星期三光热传递与转换第14页，共36页，2023年，2月20日，星期三能量流动的概念能量在生物与环境之间、生物与生物之间的传递与转换过程。第15页，共36页，2023年，2月20日，星期三生态系统能量流动分析生物量初级生产力次级生产力第16页，共36页，2023年，2月20日，星期三思考不同生态系统的能量流动特征（生物量、初级生产、第一营养级次级生产、第二营养级次级生长等）森林生态系统湿地生态系统草原生态系统水生生态系统海洋生态系统第17页，共36页，2023年，2月20日，星期三能量流动的特点1.单向性2.开放性3.遵循热力学第一定律，能量守恒4.遵循热力学第二定律。能量转移和转换会导致生态系统自由能流失而减少，部分被用来做功，导致系统的负熵减少，无序性增加。第18页，共36页，2023年，2月20日，星期三四、生态系统的物质循环生物从环境（大气圈、水圈、土壤岩石圈）中获得的营养元素，经过食物链在生物之间流动，最后由分解者分解回归于环境，部分元素又可以重新被植物吸收利用，再次进入食物链，如此反复。第19页，共36页，2023年，2月20日，星期三太阳能第20页，共36页，2023年，2月20日，星期三物质循环的类型－按范围分类1.生物化学循环：营养元素在植物体内的在分配。如根据生理功能需要、器官衰老死亡前转移（有效成分损失可减少50％以上）等。范围小，周期短。2.生物地球化学循环：在生态系统内，以生物为主体与环境之间进行的化学元素迅速交换，流速快，周期短。3.地球化学循环：化学元素在不同生态系统之间甚至整个生物圈内的循环。范围大、周期长。第21页，共36页，2023年，2月20日，星期三陆地生态系统的物质循环模式图土壤圈第22页，共36页，2023年，2月20日，星期三物质循环的类型－按循环物质性质1.气相循环：如氧气、氮气、二氧化碳、水等，参与循环的物质以气体的形式在大气中扩散，可以被植物重新吸收利用。具有明显的全球性。2.沉积循环：通过岩石风化释放出来的元素如磷、硫、钾等，被植物吸收利用转变为生态系统各种生物的营养物质，分解后一部分留在土壤中，一部分流入海洋并沉积。3.有毒污染物质循环：如重金属、农药等。伴随着食物链的延伸，或浓度增大，或毒性加剧－－生物放大作用。第23页，共36页，2023年，2月20日，星期三二氧化碳循环气相循环沉积循环第24页，共36页，2023年，2月20日，星期三自然界固氮的途径及其氮的循环高能固氮生物固氮第25页，共36页，2023年，2月20日，星期三氮的循环第26页，共36页，2023年，2月20日，星期三磷的来源及其循环第27页，共36页，2023年，2月20日，星期三磷的蓄库及其循环第28页，共36页，2023年，2月20日，星期三磷的循环第29页，共36页，2023年，2月20日，星期三水循环第30页，共36页，2023年，2月20日，星期三

第31页，共36页，2023年，2月20日，星期三水循环第32页，共36页，2023年，2月20日，星期三生物放大作用1.放射性锶：青草中浓度是土壤中21倍，吃此青草的牛体内浓度为青草的700倍；2.汞：水体1ug/L，海藻100ug/L，鱼体1122ug/L；并且部分转化为有机汞；3.其他：DDT、六六粉等农药。第33页，共36页，2023年，2月20日，星期三物质循环的生态学意义1.物质是能量的载体，物质循环是能量流动的基础；2.物质再生利用，提高生态系统生产能力；3.减少物质流失，促进生态平衡。第34页，共36页，2