1、 Department of Environmental Science and Engineering1、群落概念及基本特征2、群落種類組成3、群落結構4、影響群落結構原因5、主要生物群落類型6、生物群落分布規(guī)律7、群落演替回 顧環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第1頁上篇：環(huán)境生態(tài)學基礎知識 五、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學1、生態(tài)系統(tǒng)概述2、生態(tài)系統(tǒng)生物生產3、生態(tài)系統(tǒng)能量流動4、生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)5、自然生態(tài)系統(tǒng)功效環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第2頁5.1 生態(tài)系統(tǒng)概述5.1.1 生態(tài)系統(tǒng)定義指在一定空間內，生物成份和非生物成份經過物質循環(huán)和能量流動相互作用、相互依存而組成一個生態(tài)學功效單位，這個生態(tài)學功效單位

2、稱生態(tài)系統(tǒng)。 （英國植物生態(tài)學家A.G.Tansley(1935)提出）環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第3頁5.1 生態(tài)系統(tǒng)概述5.1.2 生態(tài)系統(tǒng)共同特征生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)學上一個主要結構和功效單位，屬于生態(tài)學研究最高層次。生態(tài)系統(tǒng)內部含有自我調整能力。能量流動、物質循環(huán)和信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)三大功效。生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)級數目受限于生產者所固定能值和能量在流動過程中損失，通常不會超出56個。生態(tài)系統(tǒng)是一個動態(tài)系統(tǒng)。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第4頁5.1 生態(tài)系統(tǒng)概述5.1.3 生態(tài)系統(tǒng)研究內容自然生態(tài)系統(tǒng)保護和利用生態(tài)系統(tǒng)調控機制研究生態(tài)系統(tǒng)退化機理、恢復模型及其修復研究全球性生態(tài)問題研究生態(tài)系統(tǒng)可連續(xù)發(fā)

3、展研究環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第5頁5.1 生態(tài)系統(tǒng)概述5.1.4 生態(tài)系統(tǒng)組成成份無機物有機化合物氣候原因生產者 (producer)消費者 (consumer)分解者 (還原者)(decomposer)六大組成成份生產者：自養(yǎng)生物，主要是各種綠色植物，也包含藍綠藻和一些能進行光合作用細菌。消費者：異養(yǎng)生物，主要指以其它生物為食各種動物。分解者：異養(yǎng)生物，把復雜有機物分解成簡單無機物，包含細菌、真菌、放線菌和動物等。非生物成份生物成份(生物群落) 三大功效群環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第6頁7 一個簡單陸地生態(tài)系統(tǒng)模式圖環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第7頁5.1 生態(tài)系統(tǒng)概述5.1.4 生態(tài)系統(tǒng)

4、結構空間結構時間結構營養(yǎng)結構食物鏈食物網環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第8頁5.1 生態(tài)系統(tǒng)概述“螳螂捕蟬，黃雀在后” 植物蟬(初級消費者) 螳螂(二級消費者)黃雀(三級消費者)鷹(四級消費者)(頂極食肉動物)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第9頁環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第10頁環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第11頁環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第12頁5.1 生態(tài)系統(tǒng)概述（1）食物鏈定義生產者所固定能量和物質，經過一系列取食和被食關系在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞，各種生物按其食物關系排列鏈狀次序稱為食物鏈。因為受能量傳遞效率限制，食物鏈長度不可能太長，普通食物鏈都是由45個步驟組成。生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈不是固定不變。環(huán)境生

5、態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第13頁生物擴大作用(biological magnification) 如：DDT在海水中濃度為5.010-11g，浮游植物含4.010-8g，蛤中4.210-7g，到銀鷗達75.510-6g，擴大了百萬倍。營養(yǎng)級越高，積累劑量越大。 環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第14頁5.1 生態(tài)系統(tǒng)概述（2）食物鏈類型捕食食物鏈（grazing food chain）：又稱放牧食物鏈，以活動植物為起點食物鏈，如草食動物、各級食肉動物。 牧草 羊、牛 狼 以綠色植物為起點。腐食食物鏈（detrital food chain）：又稱碎屑食物鏈，從死亡有機體或腐屑開始。 動植物殘體 腐食性動

6、物 肉食性動物 頂級肉食動物 以動、植物殘體為起點，數量越來越少。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第15頁5.1 生態(tài)系統(tǒng)概述寄生型食物鏈：以活生物為寄主，奪取寄主物質和能量來維持生存。體型越來越小，數量越來越多。 植物 動物 寄生物 更小寄生物 環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第16頁微型浮游植物(小鞭毛藻)小型浮游動物(植食性原生動物)(肉食性甲殼動物)大型浮游動物(毛顎類、磷蝦)燈籠魚、秋刀魚(食浮游動物魚類)烏賊、鮭、金槍魚(食魚動物)大型浮游植物大型浮游動物鯨以浮游生物為食鯷魚以浮游生物為食1大型浮游植物23海洋食物鏈1微型浮游植物(小鞭毛藻)小型浮游動物(植食性原生動物)中型浮游動物(肉食性甲

7、殼動物)大型浮游動物(毛顎類、磷蝦)燈籠魚、秋刀魚(食浮游動物魚類)烏賊、鮭、金槍魚(食魚動物)大型浮游植物大型浮游動物鯨以浮游生物為食鯷魚以浮游生物為食1大型浮游植物23海洋食物鏈1環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第17頁5.1 生態(tài)系統(tǒng)概述（3）食物鏈特征食物鏈長度通常不超出6個營養(yǎng)級，最常見45個營養(yǎng)級，因為能量沿食物鏈流動時不停流失；食物鏈越長，最終營養(yǎng)級位所取得能量也越少。因為從起點到終點經過營養(yǎng)級越多，其能量損耗也就越大；食物鏈或食物網復雜程度與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性直接相關；生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈不是固定不變，它不但在進化歷史上有改變，在短時間內也會發(fā)生改變。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第18頁5.1

8、 生態(tài)系統(tǒng)概述（4）食物網生態(tài)系統(tǒng)中許多食物鏈彼此交織連接，形成一個網狀結構。普通說來，生態(tài)系統(tǒng)中食物網越復雜，生態(tài)系統(tǒng)抵抗外力干擾能力就越強，其中一個生物消失不致引發(fā)整個系統(tǒng)失調；生態(tài)系統(tǒng)食物網越簡單，生態(tài)系統(tǒng)就越輕易發(fā)生波動和毀滅，尤其是在生態(tài)系統(tǒng)功效上起關鍵作用種，一旦消失或受嚴重損害，就可能引發(fā)這個系統(tǒng)猛烈波動。一個復雜食物網是使生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定主要條件。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第19頁5.1 生態(tài)系統(tǒng)概述5.1.5 營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔（1）營養(yǎng)級指處于食物鏈某一步驟上全部生物種總和。營養(yǎng)級間關系已經不是一個生物同另一個生物之間關系，而是指某一層次上生物和另一層次上生物之間關系。生態(tài)

9、系統(tǒng)中能流是單向，經過各個營養(yǎng)級能量是逐層降低。降低原因是：各營養(yǎng)級消費者不可能百分之百地利用前一營養(yǎng)級生物量；各營養(yǎng)級同化率也不是百分之百，總有一部分變成排泄物；各營養(yǎng)級生物要維持本身生命活動，總是有一部分能量變成熱能而耗散掉。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第20頁5.1 生態(tài)系統(tǒng)概述（2）生態(tài)錐體是表示生態(tài)系統(tǒng)中能流量、生物量和生物個體數量在各營養(yǎng)級分布百分比圖形。以方框長度代表各級能流量、生物量或個體數量大小，并按營養(yǎng)級次序由下而上疊置在一起。也稱為生態(tài)金字塔。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第21頁能量金字塔生物量金字塔數量金字塔環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第22頁 湖泊和開曠海洋，第一性生產者主

10、要為微型藻類，生活周期短，繁殖快速，大量被植食動物取食利用，在任何時間它現存量很低，造成這些生態(tài)系統(tǒng)生物量金字塔呈倒金字塔形。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第23頁數量金字塔有時植食動物比生產者數目多。如昆蟲和樹木。個體大小差異很大，只用個體數目多少來說明問題有不足。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第24頁5.2 生態(tài)系統(tǒng)生物生產生物生產基本概念生物生產生物量與生產量初級生產總初級生產與凈初級生產影響初級生產原因初級生產量測定方法次級生產次級生產基本特點次級生產量測定方法環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第25頁5.2.1 生物生產概念生物生產：是生態(tài)系統(tǒng)主要功效之一。生態(tài)系統(tǒng)不停運轉，生物有機體在能量代謝過程

11、中，將能量、物質重新組合，形成新產品過程，稱生態(tài)系統(tǒng)生物生產。生物生產常分為個體、種群和群落等不一樣層次。生態(tài)系統(tǒng)中綠色植物經過光合作用，吸收和固定太陽能，從無機物合成、轉化成復雜有機物。因為這種生產過程是生態(tài)系統(tǒng)能量貯存基礎階段，所以，綠色植物這種生產過程稱為初級生產（primary production），或第一性生產。初級生產以外生態(tài)系統(tǒng)生產，即消費者利用初級生產產品進行新陳代謝，經過同化作用形成異養(yǎng)生物本身物質，稱為次級生產（secondary production），或第二性生產。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第26頁5.2.1 生物生產概念生物量（biomass）:某一特定觀察時刻，某

12、一空間范圍內，現有有機體量，它能夠用單位面積或體積個體數量、重量（狹義生物量）或含能量來表示，所以它是一個現存量(standing crop)。 現存數量以N表示，現在生物量以B表示?，F存生物量通慣用平均每平方米生物體干重(gm-2)或平均每平方米生物體熱值來表示(J m-2 )。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第27頁生產量(production): 是在一定時間階段中，某個種群或生態(tài)系統(tǒng)所新生產出有機體數量、重量或能量。它是時間上積累概念，即含有速率概念。有文件資料中，生產量、生產力(production rate)和生產率(productivity)視為同義語，有則分別給予明確定義。生物量和生

13、產量是不一樣概念，前者用量表示，反應種群或生態(tài)系統(tǒng)改變瞬時結果；后者用速度表示，反應其改變連續(xù)過程。如一個池塘，1000千克/米3表示生物量，而1000千克/米3/年表示生產量。 5.2.1 生物生產概念環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第28頁5.2.2 初級生產（1）初級生產過程初級生產過程可用以下方程式概述： 光能 6CO26H2O C6H12O6 6O2 葉綠素環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第29頁5.2.2 初級生產（2）總初級生產與凈初級生產 總初級生產(gross primary production,GP)與凈初級生產(net primary production,NP)：植物在單位面積、

14、單位時間內，經過光合作用固定太陽能量稱為總初級生產(量)，慣用單位：J m -2 a-1 或 gDW m -2 a-1；植物總初級生產（量）減去呼吸作用消耗掉（R），余下有機物質即為凈初級生產（量）。二者之間關系可表示以下： GPNP+R ； NPGPR環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第30頁5.2.2 初級生產（3）影響初級生產原因NPRCO2光H2O營養(yǎng)取食O2溫度陸地生態(tài)系統(tǒng)中，初級生產量是由光、二氧化碳、水、營養(yǎng)物質(物質原因) 、氧和溫度(環(huán)境調整原因)六個原因決定。污染物光合作用生物量GP環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第31頁5.2.2 初級生產（4）初級生產量測定方法產量收割法：收獲植物地

15、上部分烘干至恒重，取得單位時間內凈初級生產量。氧氣測定法：總光合量凈光合量呼吸量二氧化碳測定法：用特定空間內二氧化碳含量改變，作為進入植物體有機質中量，進而估算有機質量。pH測定法：水體中pH值伴隨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)生改變，依據pH值改變估算初級生產量。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第32頁5.2.2 初級生產葉綠素測定法：葉綠素與光合作用強度有親密定量關系，經過測定體中葉綠素能夠預計初級生產力。放射性標識測定法：把含有14C碳酸鹽(14CO32-)放入含有天然水體浮游植物樣瓶中，沉入水中，經過一定時間培養(yǎng)，濾出浮游植物，干燥后，測定放射性活性，確定光合作用固定碳量

16、。因為浮游植物在黑暗中也能吸收14C，所以，還要用“暗吸收”加以校正。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第33頁5.2.2 初級生產黑白瓶法黑瓶（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間后，測各瓶含氧量改變，求初級生產量環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第34頁經過氧氣改變量測定總初級生產量 1927年T.Garder, H.H.Gran用于測定海洋生態(tài)系統(tǒng)生產量： 從一定深度取自養(yǎng)生物水樣，分裝在體積為125-300ml白瓶(透光)、黑瓶(不透光)和對照瓶中； 對照瓶測定初始溶氧量IB； 黑白瓶放置在取水樣深度，間隔一定時間取出，用化學滴定測定黑白瓶含氧量DB、LB； 計算呼

17、吸量(IB-DB)，凈生產量(LB-IB)，總生產量(LB-DB)。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第35頁5.2.3 次級生產（1）次級生產過程凈初級生產量是生產者以上各營養(yǎng)級所需能量唯一起源。次級生產是指動物和其它異養(yǎng)生物生產，次級生產量普通生產過程可概括于下面圖解中 ：環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第36頁37 未捕捉(876.1g)獵物種群生產量(886.4g)被捕捉(10.3g)被吃下(7.93g)I未吃下(2.37g)未同化(0.63g)同化(7.3g)A凈次級生產(2.7g)P呼吸(4.6g)R次級生產量環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第37頁5.2.3 次級生產（2）次級生產量測定方法按已知同

18、化量A和呼吸量R，預計生產量P P=C-Fu-R， Fu-尿糞量依據個體生長或增重部分Pg和新生個體重Pr，預計P P Pg Pr依據生物量凈改變B和死亡損失E，預計P P B E 環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第38頁5.3 生態(tài)系統(tǒng)能量流動生態(tài)系統(tǒng)能量流動規(guī)律生態(tài)系統(tǒng)中能流路徑能量流動生態(tài)效率環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第39頁5.3.1 生態(tài)系統(tǒng)能量流動規(guī)律生態(tài)系統(tǒng)是一個熱力學系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞、轉換遵照熱力學兩條定律：第一定律：能量守恒定律，能量可由一個形式轉化為其它形式能量，能量既不能毀滅，又不能憑空創(chuàng)造。第二定律：熵律，任何形式能（除了熱）轉化到另一個形式能自發(fā)轉換中，不可能100

19、被利用，總有一些能量作為熱形式被耗散出去，熵就增加了。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第40頁5.3.1 生態(tài)系統(tǒng)能量流動規(guī)律生態(tài)系統(tǒng)中能流特點（規(guī)律）：能流在生態(tài)系統(tǒng)中是改變著；能流是單向流；能量在生態(tài)系統(tǒng)內流動過程，就是能量不停遞減過程；能量在流動過程中，質量逐步提升。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第41頁5.3.2 生態(tài)系統(tǒng)能量流動路徑捕食食物鏈和腐食食物鏈是生態(tài)系統(tǒng)能流主要渠道。能量流動以食物鏈作為根本，將綠色植物與消費者之間進行能量代謝過程有機地聯絡起來。捕食食物鏈每一個步驟上都有一定新陳代謝產物進入到腐食食物鏈中，從而把兩類主要食物鏈聯絡起來。能量在各營養(yǎng)級之間數量關系可用生態(tài)金字塔表示。環(huán)

20、境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第42頁5.3.2 能量流動生態(tài)效率生態(tài)效率（ecological efficiencies）: 是指各種能流參數中任何一個參數在營養(yǎng)級之間或營養(yǎng)級內部比值關系。最主要生態(tài)效率有同化效率、生長期有效率（營養(yǎng)級內部）、消費或利用效率、林德曼效率（營養(yǎng)級之間）。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第43頁5.3.2 能量流動生態(tài)效率同化效率(assimilation efficiency,AE): 衡量生態(tài)系統(tǒng)中有機體或營養(yǎng)級利用能量和食物效率。對生產者來說，同化效率被植物固定能量/吸收能量，對消費者來說，同化效率同化量/攝取量生長期有效率(growth efficiency, GE

21、) : 同一個營養(yǎng)級凈生產量與同化量比值，即生長期有效率營養(yǎng)級位N凈生產量/營養(yǎng)級位N同化量環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第44頁5.3.2 能量流動生態(tài)效率消費或利用效率(comsumption efficiency,CE) : 一個營養(yǎng)級對前一個營養(yǎng)級相對攝取量，即：消費效率在營養(yǎng)級位N攝取量/在營養(yǎng)級位N1凈生產量林德曼效率(Lindeman efficiency) : 某營養(yǎng)級位對上一個營養(yǎng)級位能量利用效率，即：林德曼效率營養(yǎng)級位N同化量/營養(yǎng)級位N-1同化量環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第45頁林德曼效率環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第46頁5.4 生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)生物地化循環(huán)水循環(huán)氣體型循環(huán)沉

22、積型循環(huán)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第47頁5.4.1 生物地化循環(huán)礦物元素在生態(tài)系統(tǒng)之間輸入和輸出，它們在大氣圈、水圈、巖圈之間以及生物間流動和交換稱生物地(球)化(學)循環(huán)。（1）概念 指組成生物體C、H、O、N、P、S等基本元素在生態(tài)系統(tǒng)生物群落與無機環(huán)境之間重復循環(huán)運動叫生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)。 環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第48頁5.4.1 生物地化循環(huán)物質循環(huán)不一樣于能量流動，前者在生態(tài)系統(tǒng)中運動是循環(huán)；生物地化循環(huán)能夠用庫和流通率兩個概念來描述。庫是由存在于生態(tài)系統(tǒng)一些生物或非生物成份中一定數量某種化學物質所組成，可分為貯存庫和交換庫。前者特點是庫容量大，元素在庫中滯留時間長，流動速率小，

23、多屬于非生物成份；交換庫則容量較小，元素滯留時間短，流速較大。物質在生態(tài)系統(tǒng)單位面積(或單位體積)和單位時間移動量稱流通率。（2）特點環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第49頁5.4.1 生物地化循環(huán)生物地化循環(huán)在受人類干擾以前普通是處于一個穩(wěn)定平衡狀態(tài)。元素和難分解化合物常發(fā)生生物積累、生物濃縮和生物放大現象。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第50頁影響物質循環(huán)速率原因（1）元素性質：有元素循環(huán)速率快，而有則比較慢，這是元素化學特征和被生物有機體利用方式不一樣所決定。如CO2 1年,N 100萬年。（2）生物生長速率：決定生物對物質吸收速率以及物質在食物網中運動速度。（3）有機物質腐爛速率：適宜環(huán)境有利于

24、分解者生存，并使有機體很快分解，供生物重新利用。 （4）人類活動影響： 開墾農田和砍伐森林引發(fā)土壤礦物質流失，影響物質循環(huán)速率。 化石燃燒把硫和二氧化硫釋放大氣中。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第51頁5.4.1 生物地化循環(huán)（2）類型水循環(huán)氣體型循環(huán)沉積型循環(huán)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第52頁5.4.2 水循環(huán)水循環(huán)意義：水是全部營養(yǎng)物質介質；水對物質是很好溶劑；水是地質改變動因之一。水循環(huán)路徑 人類活動對水循環(huán)影響：空氣污染和降水；改變地面，增加徑流；過分利用地下水；水再分布。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第53頁5.4.2 水循環(huán)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第54頁5.4.3 氣體型循環(huán)氧循環(huán)碳循

25、環(huán)氮循環(huán)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第55頁碳主要性：生命元素、能量流動 碳庫：海洋和大氣、生物體 碳存在形式：CO2，無機碳，有機碳 主要循環(huán)過程 生物同化和異化過程 大氣和海洋間CO2交換 碳酸鹽沉淀作用 人類活動對碳循環(huán)造成嚴重影響，引發(fā)氣候改變主要原因碳循環(huán)(carbon cycle)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第56頁碳循環(huán)(carbon cycle)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散環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第57頁氮循環(huán)氮主要性（組成蛋白質和核酸主要成份）氮庫：大氣、土壤、陸地植被 生物可利用氮形式：NO32-、NO22-、NH4+

26、 氮循環(huán)主要過程： 固氮作用(nitrogen fixation)氨化作用(ammonification) 硝化作用 (nitrification)反硝化作用(detrification)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第58頁氮循環(huán)(nitrogen cycle)陸地陸地其它動植物藍藻淺層死有機物溶解死有機物土壤中無機氮庫丟失于深層沉積中動植物活體共生或自由生活固氮微生物死有機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）脫氮閃電化學反應海洋火山作用降水大氣環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第59頁5.4.4 沉積型循環(huán)磷循環(huán)硫循環(huán)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基

27、礎知識第60頁磷循環(huán)（1）磷循環(huán)屬經典沉積循環(huán) （2）磷以不活躍地殼作為主要貯存庫 （3）磷循環(huán)過程： 巖石經土壤風化釋放磷酸鹽和農田中施用磷肥，被植物吸收進入植物體內；沿食物鏈傳遞，并以糞便、殘體或直接以枯枝落葉、秸稈償還土壤；含磷有機化合物經土壤微生物分解，轉變?yōu)榭扇苄粤姿猁}，可再次供給植物吸收利用，這是磷生物小循環(huán)； 一部分磷脫離生物小循環(huán)進入地質大循環(huán)： 動植物遺體在陸地表面磷礦化 磷受水沖蝕進入江河，流入海洋環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第61頁磷循環(huán)（phosphorus cycle）沉積型循環(huán)沉積物中磷（約為土壤和海洋中千倍以上）陸地海洋死有機物土壤中無機磷活有機物死有機物深海磷活有

28、機物打魚鳥糞懸浮在水中隨河水帶走攝取排泄死亡下,沉分解沉積溶解于水上升風化開采攝取排泄死亡上涌環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第62頁硫循環(huán)硫主要蓄庫是巖石圈、有機和無機沉積物，沉積物硫酸鹽主要經過自然侵蝕和風化或生物分解以鹽溶液形式進入陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)。 循環(huán)過程： 陸地和海洋中硫經過生物分解、火山暴發(fā)等進入大氣；大氣中硫經過降水和沉降、表面吸收等作用，回到陸地和海洋；地表徑流又帶著硫進入河流，輸往海洋，并沉積于海底。在人類開采和利用含硫礦物燃料和金屬礦石過程中，硫被氧化成為二氧化硫(SO2)和還原成為硫化氫(H2S)進入大氣。硫還伴隨酸性礦水排放而進入水體或土壤。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第6

29、3頁硫循環(huán)（sulfur cycle）陸地海洋沉積物（CaSO4,FeS2）溶解SO42-SO2H2SSCaSO4FeS2死有機物活有機物SO42-降水SO2,SO42-擴散海浪SO42-大氣上升，分化SO2FeS2死有機物活有機物SO42-H2SS分解化肥工業(yè)SO42-攝取擴散火山活動H2S ,SO2,SO42-植物攝取SO2,SO42-降水SO2,SO42-化石燃燒 SO2H2S ,SO2,SO42-環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第64頁5.5 自然生態(tài)系統(tǒng)功效生態(tài)系統(tǒng)格局森林生態(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)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第65頁5.5.1 自然生態(tài)系統(tǒng)格局5.5

30、.1.1 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)經典草原生態(tài)系統(tǒng)荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第66頁5.5.1 自然生態(tài)系統(tǒng)格局5.5.1.2 陸地生態(tài)系統(tǒng)分布規(guī)律緯度地帶性經度地帶性垂直地帶性環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第67頁5.5.1 自然生態(tài)系統(tǒng)格局（1）緯度地帶性因為太陽高度角及其季節(jié)改變因緯度而不一樣，太陽輻射量及與其相關熱量也因緯度而異，從赤道向兩極溫度遞

31、減。因為熱量沿緯度改變，出現群落和生態(tài)系統(tǒng)類型有規(guī)律更替，如從赤道向北極依次出現熱帶雨林、常綠闊葉林、落葉闊葉林、北方針葉林與苔原。 環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第68頁5.5.1 自然生態(tài)系統(tǒng)格局（2）經度地帶性在北美和歐亞大陸，因為海陸分布格局與大氣環(huán)流特點，水分梯度常沿經向改變，因而造成群落和生態(tài)系統(tǒng)經向分異，即由沿海濕潤區(qū)森林，經半干旱草原至干旱荒漠。與緯度地帶性表現自然規(guī)律不一樣，經度地帶性是局部大陸自然地理現象。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第69頁5.5.1 自然生態(tài)系統(tǒng)格局（3）垂直高度地帶性在北美和歐亞大陸，因為海陸分布格局與大氣環(huán)流特點，水分梯度常沿經向改變，因而造成群落和生態(tài)系

32、統(tǒng)經向分異，即由沿海濕潤區(qū)森林，經半干旱草原至干旱荒漠。與緯度地帶性表現自然規(guī)律不一樣，經度地帶性是局部大陸自然地理現象。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，超出一定高度增加而降低。因為海拔高度改變，常引發(fā)群落和生態(tài)系統(tǒng)有規(guī)律更替。表現垂直帶譜：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 。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第70頁5.5.2 森林生態(tài)系統(tǒng)5.5.2.1 森林生態(tài)系統(tǒng)特征生物種類多、結構復雜；系統(tǒng)穩(wěn)定性高；物質循環(huán)封閉程度高；生產效力高。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第71頁5.5.2 森

33、林生態(tài)系統(tǒng)5.5.2.2 森林生態(tài)系統(tǒng)功效含有綜合環(huán)境效益；調整氣候；涵養(yǎng)水源，保持水土；作為生物遺傳資源庫。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第72頁5.5.2 森林生態(tài)系統(tǒng)5.5.2.3 我國森林資源現實狀況我國森林生態(tài)系統(tǒng)主要問題：森林生態(tài)系統(tǒng)百分比小，地理分布不均勻；森林生態(tài)系統(tǒng)生物群落結構發(fā)生改變，系統(tǒng)本身調整能力下降；恢復和重建速度慢。森林生態(tài)系統(tǒng)破壞生態(tài)危害：促進沙漠化過程；對大氣化學產生影響；引發(fā)氣候改變、增加自然災害發(fā)生頻率。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第73頁5.5.2 森林生態(tài)系統(tǒng)我國森林生態(tài)系統(tǒng)恢復和重建對策：加緊森林生態(tài)戰(zhàn)略工程建設，增大百分比、改變格局；主動推廣農林復合生態(tài)系

34、統(tǒng)建設；盡快建立南方用材林基地；加強科學管理，發(fā)揮現有森林綜合效益潛力。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第74頁5.5.3 草原生態(tài)系統(tǒng)5.5.3.1 草原生態(tài)系統(tǒng)類型我國有大面積溫帶草原，且類型豐富，主要類型有以下幾類：(1)疏林草原 分布在氣候濕潤森林邊緣或疏林地域，適宜發(fā)展畜牧業(yè)。(2)草甸草原 分布在氣候適宜，雨量適中地域，也比較適宜發(fā)展畜牧業(yè)。(3)干草原 分布在半干旱地域，草況不如上兩種草原，可適當發(fā)展畜牧業(yè)。(4)荒漠草原 分布在干旱地域，草極少，不宜發(fā)展畜牧業(yè)。(5)高山或高原草原 分布在高山和高原，有些發(fā)展畜牧業(yè)。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第75頁5.5.3 草原生態(tài)系統(tǒng)5.5.3

35、.2 草原生態(tài)系統(tǒng)特點草原生態(tài)系統(tǒng)中生產者主體是禾本科、豆科和菊科等草本植物，優(yōu)勢植物以叢生禾本科為主。垂直結構通常分為三層：草本層、地面層和根層。氣候（溫度）對草原植物有顯著影響。草原生態(tài)系統(tǒng)中初能消費者有適于奔跑大型草食動物、穴居嚙齒動物以及小型昆蟲等；食肉動物有狼、狐、鼬、猛禽等。初級生產量在全部陸地生態(tài)系統(tǒng)中居中等或中等偏下水平。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第76頁5.5.3 草原生態(tài)系統(tǒng)5.5.3.3 草原生態(tài)環(huán)境惡化原因超載過牧;不宜農墾；人類對資源掠奪性開采。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第77頁5.5.3 草原生態(tài)系統(tǒng)5.5.3.4 草原生態(tài)系統(tǒng)恢復和保護政策實施科學管理；發(fā)展人工草

36、場；建立牧業(yè)生產新體系。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第78頁5.5.4 荒漠和苔原生態(tài)系統(tǒng)5.5.4.1 荒漠生態(tài)系統(tǒng)類型荒漠生態(tài)系統(tǒng)(desert ecosystem):是地球上最為干旱地域，其氣候干燥，蒸發(fā)強烈。由超旱生小喬木、灌木和半灌木占優(yōu)勢生物群落與其周圍環(huán)境所組成綜合體。有石質、礫質和沙質之分。習慣上稱石質、礫質荒漠為戈壁(gobi),或戈壁沙漠(gobi desert)；沙質荒漠為沙漠(sandy desert)。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第79頁5.5.4 荒漠和苔原生態(tài)系統(tǒng)5.5.4.2 荒漠生態(tài)系統(tǒng)特征生態(tài)環(huán)境嚴酷；荒漠生物群落極為稀少，植被豐富度極低；植物群落以超旱生小喬木

37、和半木本植物為優(yōu)勢物種；生態(tài)系統(tǒng)生物物種極度貧乏，種群密度稀少，生態(tài)系統(tǒng)脆弱。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第80頁5.5.4 荒漠和苔原生態(tài)系統(tǒng)5.5.4.3 荒漠化及荒漠化防治荒漠化（desertification）:是指在干旱、半干旱地域和一些半濕潤地域，生態(tài)環(huán)境遭到破壞，植被稀少或缺乏，土地生產力有顯著衰退或喪失，展現荒漠或類似荒漠景觀改變過程。我國荒漠化土地占國土面積8。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第81頁5.5.4 荒漠和苔原生態(tài)系統(tǒng)荒漠化主要危害：對土地資源損害；造成作物死亡；毀壞各種建設工程；損害水利、河道正常效益；對通訊和輸電線路危害；引發(fā)沙塵暴?；哪乐螌Σ撸杭訌婎I導；重視保護瀕臨荒漠化生產性用地；加強綜合整改工作；因地制宜進行治理。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學基礎知識第82頁