植物生态学第五章 生态系统

第五章生态系统(2)

第五章生态系统一、生态系统(ecosystem)的结构

二、生态系统的能量流动

三、生态系统的物质循环四、生态系统中的信息及其传递五、生态系统的变化六、维护生态系统的相对平衡三．生态系统的物质循环生态系统的物质循环又称生物地球化学循环(biogeo-chemicalcycle)。它是指无机化合物和单质通过生态系统的循环运动。〔一〕物质循环的模式及类型〔二〕水循环〔三〕碳循环〔四〕氮循环〔五〕有毒有害物质循环〔六〕生态系统物质循环与能量流动的关系三．生态系统的物质循环〔一〕物质循环的模式及类型生态系统中的物质循环可以用库〔Pool〕和流通〔flow〕两个概念加以概括。库是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量的某种化合物所构成。物质在生态系统中的循环实际上是在库与库之间彼此流通的。流通量是指单位时间、单位面积内通过的营养物质的绝对值。用周转率〔turnoverrate〕和周转时间〔turnovertime〕表示有关库的相对重要性。周转率=流通率/库中营养物质总量；周转时间=库中营养物质总量/流通率周转时间表达了移动库中全部营养物质所需要的时间。生物地球化学循环分三大类型：水循环〔watercycle〕、气体型循环〔gaseouscycle〕和沉积型循环〔sedimentarycycle〕。三．生态系统的物质循环〔二〕水循环水和水循环对于生态系统具有特别重要意义，它是地球上各种物质循环的中心循环。通过降水和蒸发这两种形式，使地球水分到达平衡状态。〔图：全球水循环〕。此外，水循环通过地表径流将各种营养物质从一个生态系统搬到另一个生态系统，补充某些生态系统营养物质的缺乏。植被在水循环过程中起重要作用。三．生态系统的物质循环〔三〕碳循环全球碳贮存量约为26×1015吨，绝大局部以碳酸盐的形式禁锢在岩石圈中。生物可直接利用的碳是水圈和大气圈中以CO2形式存在的碳。1、碳循环途径〔图〕①绿色植物通过光合作用，把大气中的CO2固定，转化为碳水化合物；②光合作用产物供各营养级利用、重组、呼吸、分解等，以CO2形式回到大气；③通过燃烧煤炭、天然气、石油等产生的CO2；④脱离循环，被永久禁锢。三．生态系统的物质循环三．生态系统的物质循环三．生态系统的物质循环三．生态系统的物质循环〔五〕有毒有害物质循环以DDT、汞为例。有毒有害物质的循环是指那些对有机体有害的物质进入生态系统，通过食物链富集或被分解的过程。1．DDT〔二氯二苯三氯乙烷〕DDT是一种人工合成有机氯杀虫剂，它的问世，对农业的开展起了很大作用，但它是是有机毒物。生态系统通过两个途径吸入人类喷洒的DDT并通过食物链加以富集：①通过植物茎叶、根系进入植物体草食动物吃肉食动物食逐级浓缩；②喷洒的DDT落入地面经土壤动物吃用富集陆上动物逐级浓缩。〔图〕营养级越高，富集能力越强，积累量越大。其危害主要是影响生殖，导致人类、动物产生怪胎。三．生态系统的物质循环〔五〕有毒有害物质循环2．汞〔Hg〕汞作为工业用催化剂和电极材料，不断输入生态系统。它以痕量出现在大气、土壤、岩石及动植物组织中，但通过生物浓缩从水中不到1ug/L到海藻中100ug/L，到鱼体中达1122ug/L。汞的危害：与神经系统某些酶类结合，产生神经错乱；与一种DNA一起发生作用的蛋白质形成专一性结合，引起汞中毒先天性缺陷。转化为有机化合物如甲基汞，毒性更强，进入人体可分布全身，尤其进入肝、肾，最后到达脑部，且不易排泄。三．生态系统的物质循环〔五〕有毒有害物质循环3．有毒有害物质循环的特点：在食物链营养级上进行循环流动并逐级浓缩富集；在生物体代谢过程中不能被排泄而被生物体同化，长期停留于生物体内；有些有毒有害物质不能分解而相反经生态系统循环后使毒性增加。因此，有毒物质的生态系统循环与人类的关系最为密切，但由最为复杂。有毒物质循环的途径，在环境中滞留时间，在有机体内浓缩的数量和速度，以及作用机制和对有机体影响的程度等等都是十分重要的研究课题。三．生态系统的物质循环〔六〕生态系统物质循环与能量流动的关系和特点比较生态系统中物质与能量