生態(tài)系統(tǒng)第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)概論

一、生態(tài)系統(tǒng)的基本概念

二、生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及三大功能類型

三、食物鏈和食物網

四、營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔

五、生態(tài)效率

六、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調節(jié)與生態(tài)平衡

第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)概論一、生態(tài)系統(tǒng)的基本概念生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)一詞是英國植物生態(tài)學家A．G.Tansley于1936年首先提出來的。生態(tài)系統(tǒng)一詞是指在一定的空間內生物的成分和非生物的成分通過物質的循環(huán)和能量的流動互相作用，互相依存而構成的一個生態(tài)學功能單位。在自然界只要在一定空間內存在生物和非生物兩種成分，并能互相作用達到某種功能上的穩(wěn)定性，這個整體就可以視為一個生態(tài)系統(tǒng)。因此在我們居住的這個地球上有許多大大小小的生態(tài)系統(tǒng)，大至生物圈(biosphere)或生態(tài)圈(ecosphere)，海洋，陸地，小至森林，草原、湖泊和小池塘。生態(tài)系統(tǒng)的特性

生態(tài)系統(tǒng)的基本特性：

1．生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)學上的一個主要結構和功能單位，屬于生態(tài)學研究的最高層次。

2．生態(tài)系統(tǒng)內部具有自我調節(jié)能力。生態(tài)系統(tǒng)的結構越復雜，物種數目越多，自我調節(jié)能力也越強。但生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力是有限度的，超過了這個限度，調節(jié)也就失去了作用

3．能量流動，物質循環(huán)和信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的三大功能。能量流動是單方向的，物質流動是循環(huán)式的，信息傳遞則包括營養(yǎng)信息、化學信息、物理信息和行為信息，構成了信息網。通常，物種組成的變化、環(huán)境因素的改變和信息系統(tǒng)的破壞是導致自我調節(jié)失效的三個主要原因。4．生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)級的數目受限于生產者所固定的最大能值和這些能量在流動過程中的巨大損失。因此生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級的數目通常不會超過5～6個。

5.生態(tài)系統(tǒng)是一個動態(tài)系統(tǒng)，要經歷一個從簡單到復雜，從不成熟到成熟的發(fā)育過程，其早期發(fā)育階段和晚期發(fā)育階段具有不同的特性。

生態(tài)系統(tǒng)概念的提出為生態(tài)學的研究和發(fā)展奠定了新的基礎，極大地推動了生態(tài)學的發(fā)展。第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)概論

一、生態(tài)系統(tǒng)的基本概念

二、生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及三大功能類型

三、食物鏈和食物網

四、營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔

五、生態(tài)效率

六、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調節(jié)與生態(tài)平衡

二、生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及三大功能類型

任何一個生態(tài)系統(tǒng)都是由生物成分和非生物成分兩部分組成的，但是為了分析的方便，常常又把這兩大成分區(qū)分為以下六種構成成分：

1.無機物質包括處于物質循環(huán)中的各種無機物，如氧、氮、二氧化碳，水和各種無機鹽等。

2.有機化合物包括蛋白質、糖類、脂類和腐殖質等。

3.氣候因素

如溫度、濕度、風和雨雪等。4.生產者(producers)指能利用簡單的無機物質制造食物的自養(yǎng)生物，主要是各種綠色植物，也包括藍綠藻和一些能進行光合作用的細菌。

5.消費者(consumers)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、肉食動物、雜食動物和寄生動物等。

6.分解者(decomposers或reducers)異養(yǎng)生物，它們分解動植物的殘體、糞便和各種復雜的有機化合物，吸收某些分解產物，最終能將有機物分解為簡單的無機物，而這些無機物參與物質循環(huán)后可被自養(yǎng)生物重新利用。分解者主要是細菌和真菌，也包括某些原生動物和蚯蚓、白蟻、禿鷲等大型腐食性動物。

按生態(tài)系統(tǒng)中的生物成分的作用可劃分為三大類群：生產者、消費者和分解者，由于它們是依據其在生態(tài)系統(tǒng)中的功能劃分的而與分類類群無關，所以又被稱為生態(tài)系統(tǒng)的三大功能類群。

生產者

包括所有綠色植物、藍綠藻和少數化能合成細菌等自養(yǎng)生物，這些生物可以通過光合作用把水和二氧化碳等無機物合成為碳水化合物，蛋白質和脂肪等有機化合物，并把太陽輻射能轉化為化學能，貯存在合成有機物的分子鍵中。

消費者

是指依靠活的動植物為食的動物，它們歸根結底都是依靠植物為食(直接取食植物或間接取食以植物為食的動物)。直接吃植物的動物叫植食動物(herbivores)，又叫一級消費者(如蝗蟲、兔、馬等)；以植食動物為食的動物叫肉食動物(carnivores)，也叫二級消費者，如食野兔的狐和獵捕羚羊的獵豹等；以后還有三級消費者(或二級肉食動物)、四級消費者(或叫三級肉食動物)，直到頂位肉食動物。消費者也包括雜食動物(omnivores)（食動植物），食碎屑者(detritivores)（食動植物殘體）、寄生生物（取食其他生物的組織、營養(yǎng)物和分泌物）。

分解者

在生態(tài)系統(tǒng)中的基本功能是把動植物死亡后的殘體分解為比較簡單的化合物，最終分解為最簡單的無機物并把它們釋放到環(huán)境中去，供生產者重新吸收和利用。由于分解過程對于物質循環(huán)和能量流動具有非常重要的意義，所以分解者在任何生態(tài)系統(tǒng)中都是不可缺少的組成成分。包括細菌和真菌和以動植物殘體和腐殖質為食的各種動物。有人則把這些動物稱為大分解者，而把細菌和真菌稱為小分解者。第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)概論

一、生態(tài)系統(tǒng)的基本概念

二、生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及三大功能類型

三、食物鏈和食物網

四、營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔

五、生態(tài)效率

六、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調節(jié)與生態(tài)平衡

三、食物鏈和食物網(一)食物鏈和食物網的概念植物所固定的能量通過一系列的取食和被取食關系在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞，我們把生物之間存在的這種傳遞關系稱為食物鏈(foodchains)。由于受能量傳遞效率的限制，食物鏈的長度不可能太長，一般有4～5個環(huán)節(jié)構成,最簡單的食物鏈有3個環(huán)節(jié)構成。如草

兔

狐貍。在生態(tài)系統(tǒng)中險生物成分之間通過能量傳遞關系存在著一種錯綜復雜的普遍聯(lián)系，這種聯(lián)系象是一個無形的網把所有生物都包括在內，使它們彼此之間都有著某種直接或間接的關系，這就是食物網(foodweb)。一個復雜的食物網是使生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定的重要條件，一般認為，食物網越復雜，生態(tài)系統(tǒng)抵抗外力干擾的能力就越強；食物網越簡單，生態(tài)系統(tǒng)就越容易發(fā)生波動和毀滅。

(二)食物鏈的類型

在生態(tài)系統(tǒng)中都存在著三種主要的食物鏈，捕食食物鏈(grazingfoodchain)和碎屑食物鏈(detritalfoodchain)和寄生食物鏈。捕食食物鏈雖然是人們最容易看到的，但它在陸地生態(tài)系統(tǒng)和很多水生生態(tài)系統(tǒng)中并不是主要的食物鏈,只在某些水生生態(tài)系統(tǒng)中，捕食食物鏈才會成為能流的主要渠道，

在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，凈初級生產量只有很少一部分通向捕食食物鏈。

一般說來，生態(tài)系統(tǒng)中的能量在沿著捕食食物鏈的傳遞過程中，每從一個環(huán)節(jié)到另一個環(huán)節(jié)，能量大約要損失90％，也就是能量轉化效率大約只有10%。越是處在食物鏈頂端的動物，數量越少、生物量越小，能量也越少，而頂位肉食動物數量最少，以致使得不可能再有別的動物以它們?yōu)槭?，因為從它們身上所獲取的能量不足以彌補為搜捕它們所消耗的能量。一般說采，能量從太陽開始沿著捕食食物鏈傳遞幾次以后就所剩無幾了，所以食物鏈一般都很短，通常只由4～5個環(huán)節(jié)構成，很少有超過6個環(huán)節(jié)的。

在大多數陸地生態(tài)系統(tǒng)和淺水生態(tài)系統(tǒng)中，生物量的大部分不是被取食，而是死后被微生物所分解，因此能流是以通過碎屑食物鏈為主。碎屑食物鏈可能有兩個去向，這兩個去向就是微生物或大型食碎屑動物，這些生物類群對能量的最終消散所起的作用已經引起了生態(tài)學家的重視。由于寄生物的生活史很復雜，所以寄生食物鏈也很復雜。例如，寄生在哺乳動物和鳥類身上的跳蚤反過來可以被細滴蟲(一種寄生原生動物)所寄生。又如，小蜂把卵產在姬蜂或寄生蠅的幼蟲體內，而后者又寄生于其他昆蟲幼蟲體內。在這些寄生食物鏈內，寄主的體積最大，沿著食物鏈寄生物的數量越來越多，體積越來越?。ㄍ妒呈澄镦湶煌５谝还?jié)生態(tài)系統(tǒng)概論

一、生態(tài)系統(tǒng)的基本概念

二、生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及三大功能類型

三、食物鏈和食物網

四、營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔

五、生態(tài)效率

六、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調節(jié)與生態(tài)平衡

四、營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔

營養(yǎng)級（trophiclevels）是指處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物種的總和。因此，營養(yǎng)級之間的關系不是指一種生物與另一種生物之間的營養(yǎng)關系，而是指一類生物與處在不同營養(yǎng)層次上另一類生物之間的關系。生產者的綠色植物和所有自養(yǎng)生物都位于食物鏈的起點，即食物鏈的第一環(huán)節(jié)，它們構成了第一個營養(yǎng)級。所有以生產者(主要是綠色植物)為食的動物都屬于第二個營養(yǎng)級，即植食動物營養(yǎng)級。第三個營養(yǎng)級包括所有以植食動物為食的肉食動物。以此類推，還可以有第四個營養(yǎng)級(即二級肉食動物營養(yǎng)級)和第五個營養(yǎng)級等。由于食物鏈的環(huán)節(jié)數目是受到限制的，所以營養(yǎng)級的數目也不可能很多，一般限于3～5個。營養(yǎng)級的位置越高，歸屬于這個營養(yǎng)級的生物種類和數量就越少，當少到一定程度的時候，就不可能再維持另一個營養(yǎng)級中生物的生存了。

有很多動物，往往難以依據它們的營養(yǎng)關系把它們放在某一個特定的營養(yǎng)級中，因為它們可以同時在幾個營養(yǎng)級取食或隨著季節(jié)的變化而改變食性，但為了分析的方便，生態(tài)學家常常依據動物的主要食性決定它們的營養(yǎng)級，因為在進行能流分析的時候，每一種生物都必須置于一個確定的營養(yǎng)級中。

生態(tài)金字塔（ecologicalpyramids）是指各個營養(yǎng)級之間的數量關系，這種數量關系可采用生物量單位、能量單位和個體數量單位，采用這些單位所構成的生態(tài)金字塔就分別稱為生物量金字塔、能量金字塔和數量金字塔。

數量金字塔是以生物的個體數量表示每一營養(yǎng)級。生物量金字塔以生物組織的干重表示每一個營養(yǎng)級中生物的總重量。能量金字塔是利用各營養(yǎng)級所固定的總能量值的多少來構成的生態(tài)金字塔。

數量金字塔和生物量金字塔在某些生態(tài)系統(tǒng)中可以呈倒金字塔形，但能量金字塔絕不會這樣，因為生產者在單位時間單位面積上所固定的能量絕不會少于靠吃它們?yōu)樯闹彩硠游锼a的能量；同樣，肉食動物所生產的能量是靠吃植食動物獲得的，因此依據熱力學第二定律，它們的能量也絕不會多于植食動物。一般說來，不同的營養(yǎng)級在單位時間單位面積上所固定的能量值是存在著巨大差異的?？梢?，能量隨著從一個營養(yǎng)級到另一個營養(yǎng)級的流動是逐漸減少的，所以，營養(yǎng)級一般不超過6個。能量金字塔不僅可以表明流經每一個營養(yǎng)級的總能量值，而且更重要的是可以表明各種生物在生態(tài)系統(tǒng)能量轉化中所起的實際作用。第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)概論

一、生態(tài)系統(tǒng)的基本概念

二、生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及三大功能類型

三、食物鏈和食物網

四、營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔

五、生態(tài)效率

六、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調節(jié)與生態(tài)平衡

五、生態(tài)效率

生態(tài)效率（ecologicalefficiencies）是指各種能流參數中的任何一個參數在營養(yǎng)級之間或營養(yǎng)級內部的比值關系。

I(攝取或吸收)：表示一個生物(生產者，消費者或腐食者)所攝取的能量；對植物來說，I代表被光合作用色素所吸收的日光能值。

A(同化)：表示在動物消化道內被吸收的能量(吃進的食物不一定都能吸收)。對分解者來說是指細胞外產物的吸收；對植物來說是指在光合作用中所固定的日光能，即總初級生產量(GP)。R(呼吸)：指在新陳代謝和各種活動中所消耗的全部能量。

P(生產量)：代表呼吸消耗后所凈剩的能量值，它以有機物質的形式累積在生態(tài)系統(tǒng)中。對植物來說，它是指凈初級生產量(NP)；對動物來說，它是同化量扣除維持消耗后的生產量，即P=A-R。利用以上這些參數可以計算生態(tài)系統(tǒng)中能流的各種效率：植物：（動物）

若n營養(yǎng)級為植物，In即為植物吸收的日光能。并且，

即林德曼效率相當于同化效率、生長效率與利用效率的乘積。但也有學者把營養(yǎng)級間的同化能量之比值視為林德曼效率，即，

一般說來，大型動物的生長效率要低于小型動物，老年動物的生長效率要低于幼年動物。肉食動物的同化效率要高于植食動物。但隨著營養(yǎng)級的增加，呼吸消耗所占的比例也相應增加，因而導致在肉食動物營養(yǎng)級凈生產量的相應下降。多個生態(tài)系統(tǒng)中，林德曼效率似乎是一個常數，即10%，生態(tài)學家通常把10%的林德曼效率看成是一條重要的生態(tài)學規(guī)律，但近來對海洋食物鏈的研究表明，在有些情況下，林德曼效率可以大于30%。對自然水域生態(tài)系統(tǒng)的研究表明，在從初級生產量到次級生產量的能量轉化過程中，林德曼效率大約為15～20%；就利用效率來看，從第一營養(yǎng)級往后可能會略有提高，但一般說來都處于20～25%的范圍之內。這就是說，每個營養(yǎng)級的凈生產量將會有75～80%通向碎屑食物鏈。第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)概論

一、生態(tài)系統(tǒng)的基本概念

二、生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及三大功能類型

三、食物鏈和食物網

四、營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔

五、生態(tài)效率

六、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調節(jié)與生態(tài)平衡

六、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調節(jié)與生態(tài)平衡

生態(tài)系統(tǒng)的一個普遍特性是存在著反饋現象。當生態(tài)系統(tǒng)中某一成分發(fā)生變化的時候，它必然會引起其他成分出現一系列的相應變化，這些變化最終又反過來影響最初發(fā)生變化的那種成分，這個過程就叫反饋。反饋有兩種類型，即負反饋(negativefeedback)和正反饋(positivefeedback)。

負反饋是比較常見的一種反饋，它的作用是能夠使生態(tài)系統(tǒng)達到和保持平衡或穩(wěn)態(tài)，反饋的結果是抑制和減弱最初發(fā)生變化的那種成分所發(fā)生的變化。例如，如果草原上的食草動物因為遷入而增加，植物就會因為受到過度啃食而減少，植物數量減少以后，反過來就會抑制動物數量。

正反饋是比較少見的，它的作用與負反饋相反，即生態(tài)系統(tǒng)中某一成分的變化所引起的其他一系列變化，反過來不是抑制而是加速最初發(fā)生變化的成分所發(fā)生的變化，因此正反饋的作用常常使生態(tài)系統(tǒng)遠離平衡狀態(tài)或穩(wěn)態(tài)。

由于生態(tài)系統(tǒng)具有自我調節(jié)機制，生態(tài)系統(tǒng)會保持自身的生態(tài)平衡。生態(tài)平衡是指生態(tài)系統(tǒng)通過發(fā)育和調節(jié)所達到的一種穩(wěn)定狀況，它包括結構上的穩(wěn)定、功能上的穩(wěn)定和能量輸入輸出上的穩(wěn)定。生態(tài)平衡是一種動態(tài)平衡，因為能量流動和物質循環(huán)總在不間斷地進行，生物個體也在不斷地進行更新。生產者、消費者和分解者在數量上保持平衡能夠增強生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力。

當生態(tài)系統(tǒng)達到動態(tài)平衡的最穩(wěn)定狀態(tài)時，它能夠自我調節(jié)和維持自己的正常功能，并能在很大程度上克服和消除外來的干擾，保持自身的穩(wěn)定性。這實質上就是生態(tài)系統(tǒng)的反饋調節(jié)。但是，生態(tài)系統(tǒng)的這種自我調節(jié)功能是有一定限度的，當外來干擾因素如火山爆發(fā)、地震，泥石流，雷擊火燒，人類修建大型工程，排放有毒物質、噴撒大量農藥，人為引入或消滅某些生物等超過一定限度的時候，生態(tài)系統(tǒng)自我調節(jié)功能本身就會受到損害，從而引起生態(tài)失調，甚至導致發(fā)生生態(tài)危機。從而引起局部地區(qū)甚至整個生物圈結構和功能的失衡，從而威脅到人類的生存。第五章生態(tài)系統(tǒng)

第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)概論

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產

第三節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產

第四節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的分解

第五節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動

第六節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產

一、初級生產量和生物量的基本概念

二、初級生產量的生產效率（自學）

三、初級生產量的限制因素

四、初級生產量的測定方法

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產一、初級生產量和生物量的基本概念生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動開始于綠色植物的光合作用和綠色植物對太陽能的固定。所以綠色植物是生態(tài)系統(tǒng)最基本的組成成分，沒有綠色植物就沒有其他的生命(包括人類)，也就沒有生態(tài)系統(tǒng)。綠色植物固定太陽能是生態(tài)系統(tǒng)中第一次能量固定，所以植物所固定的太陽能或所制造的有機物質就稱為初級生產量或第一性生產量(primaryproduction)。動物是靠消耗植物的初級生產量來合成自身物質，因此動物和其他異養(yǎng)生物的生產量就稱為次級生產量或第二性生產量(secondaryproduction)。

在初級生產量中，有一部分是被植物自己的呼吸（R）消耗掉了，剩下的部分才以有機物質的形式用于植物的生長和生殖，所以我們把這部分生產量稱為凈初級生產量(netprimaryproduction，NP)，而把包括呼吸消耗在內的全部生產量稱為總初級生產量(grossprimaryproduction,GP)。這三者之間的關系是：

GP=NP+RNP=GP-R

初級生產量通常是用每年每平方米所生產的有機物質干重(g／m2·a)或每年每平方米所固定能量值(J／m2·a)表示，所以初級生產量也可稱為初級生產力，它們的計算單位是完全一樣的，但在強調率的概念時，應當使用生產力?？烁芍睾徒怪g可以互相換算，其換算關系依動植物組織而不同，植物組織平均每千克干重換算為1.8×104J，動物組織平均每千克干重換算為2.0×104焦熱量值。

在某一特定時刻調查時，生態(tài)系統(tǒng)單位面積內所積存的這些生活有機質就叫生物量(biomass)。生物量實際上就是凈生產量的累積量，生物量的單位通常是用平均每平方米生物體的干重(g／m2)或平均每平方米生物體的熱值(J／m2)來表示。應當指出的是，生產量和生物量是兩個完全不同的概念，生產量含有速率的概念，是指單位時間單位面積上的有機物質生產量，而生物量是指在某一特定時刻調查時單位面積上積存的有機物質。

因為GP=NP+R所以，如果GP-R>0，則生物量增加；如果GP-R<0，則生物量減少；如果GP=R，則生物量不變。對生態(tài)系統(tǒng)中某營養(yǎng)級來說，總生物量不僅因生物呼吸而消耗，也由于受更高營養(yǎng)級動物的取食和生物的死亡而減少，所以

dB/dt=NP-R-H-D生物量/總生產量時間

其中的dB/dt代表某一時期內生物量的變化，H代表被較高營養(yǎng)級動物所取食的生物量，D代表因死亡而損失的生物量。一般說來，在生態(tài)系統(tǒng)演替過程中，通常GP>R，NP為正值，這就是說，凈生產量中除去被動物取食和死亡的一部分，其余則轉化為生物量，因此生物量將隨時間推移而漸漸增加，表現為生物量的增長。當生態(tài)系統(tǒng)的演替達到頂極狀態(tài)時，生物量便不再增長，保持一種動態(tài)平衡(此時GP=R)。

值得注意的是，當生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到成熟階段時，雖然生物量最大，但對人的潛在收獲量卻最小(即凈生產量最小)?？梢姡锪亢蜕a量之間存在著一定的關系，生物量的大小對生產量有某種影響。了解和掌握生物量和生產量之間的關系，對于決定森林的砍伐期和砍伐量，經濟動物的狩獵時機和捕獲量，魚類—的捕撈時間和魚獲量都具有重要的指導意義。生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產力生物量生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產力熱帶雨林2000g／m2·a45kg／m2海水上涌區(qū)1000g／m2·a溫帶森林1300g／m2·a30kg／m2沼澤3300g／m2·a溫帶草原500g／m2·a1.5kg／m2河口1000～2500g／m2·a凍土帶140g／m2·a0.6kg／m2

地球上不同生態(tài)系統(tǒng)的初級生產量和生物量受溫度和雨量的影響最大，所以，地球各地的初級生產量和生物量隨氣候的不同而相差極大，表5-2比較了地球上主要生態(tài)系統(tǒng)的凈初級生產量和生物量。從表中可以看出，

在任何一個生態(tài)系統(tǒng)中，凈初級生產力都是隨著生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)育而變化的。例如，一個栽培松林在生長到20年的時候，凈初級生產力達到最大，此后隨著樹齡的增長，用于呼吸的總初級生產量會越來越多，而用于生長的總初級生產量會越來越少，即凈初級生產量越來越少。正如一個生態(tài)系統(tǒng)的凈生產量會隨著生態(tài)系統(tǒng)的成熟而減少一樣，凈生產量和總生產量的比值(NP／GP)也會隨著生態(tài)系統(tǒng)的成熟而下降，這將意味著呼吸消耗占總初級生產量的比重越來越大，而凈初級生產量占總初級生產量的比重越來越小，即用于新的有機物質生產的總初級生產量越來越少。第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產

一、初級生產量和生物量的基本概念

二、初級生產量的生產效率（自學）

三、初級生產量的限制因素

四、初級生產量的測定方法

二、初級生產量的生產效率（自學）三、初級生產量的限制因素影響初級生產量的因素除了日光外，還有三個重要的物質因素(水，二氧化碳和營養(yǎng)物質)和二個重要的環(huán)境調節(jié)因素(溫度和氧氣)?？梢哉f初級生產量是由光、二氧化碳、水、營養(yǎng)物質、氧和溫度六個因素決定的，六種因素各種不同的組合都可能產生等值的初級生產量，但是在一定條件下，單一因素可能成為限制這個過程的最重要因素。

在全球范圍內，決定陸地生態(tài)系統(tǒng)初級生產力的因素往往是日光、溫度和降水量，但在局部地區(qū)，營養(yǎng)物質的供應狀況往往決定著某些陸地生態(tài)系統(tǒng)的生產力。例如，施用氮、磷、鉀肥的農作物往往能夠獲得高產，試驗表明：施肥玉米的生產量可高達1050g／m2.a，而不施肥玉米的生產量則只有410g／m2.a.

淡水生態(tài)系統(tǒng)中，水體中溫度是同光強度密切相關的，因此很難作為一個獨立因子對它進行分析，但營養(yǎng)物對湖泊的初級生產量有明顯影響，植物的生長需要氮、磷、鉀、鈣、硫、氯、鈉、鎂、等多種元素。這些營養(yǎng)元素并不是都能單獨起作用的，因此很難分析每一種元素的具體作用。

海洋生態(tài)系統(tǒng)中，光對于初級生產量有著重要影響。海水很容易吸收太陽輻射能，在距海洋表面1米深處，便可有一半以上的太陽輻射能被吸收掉(幾乎包括全部紅外光能)，即使是在清澈的水域，也只有大約5～10%的太陽輻射能可到達20米深處。

同陸地相比，海洋的生產力明顯偏低，原因也主要是海水中缺乏營養(yǎng)物質。肥沃的土壤可含5%的有機物質和多達0.5%的氮，但在海洋中，富饒的海水也只含有0.00005%的氮。而在深水中雖然含有高濃度的營養(yǎng)物質,但光線又不足。第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產

一、初級生產量和生物量的基本概念

二、初級生產量的生產效率（自學）

三、初級生產量的限制因素

四、初級生產量的測定方法

四、初級生產量的測定方法

(一)收割法

(harvestmethod)即定期地把所測植物收割下來并對它們進行稱重(干重)。植物被收割的部分要依據研究目的而定，草本植物通常只收割地上部分，水生植物也常常是這樣。但最近的研究表明：忽視對植物根的測定往往會造成很大的誤差，特別是樹木和很多水生植物其根系往往很發(fā)達。因為有機物質的轉移主要是發(fā)生在植物的地上部分和地下部分之間，所以只對植物體的某些部分進行取樣就難免產生較大誤差。

收割法用于野生植物時常常需要進行多次收割，對現存量至少要進行兩次測定，一次在生長季開始時，一次在生長季結束時。

用連續(xù)收割的方法也可以精確地測定森林的凈初級生產量，但這種工作是很費力的，也是非常困難的,在實際操作中受到一定限制。

（二）二氧化碳同化法在陸地生態(tài)系統(tǒng)中,植物在光合作用中所吸收的二氧化碳和在呼吸過程中所釋放的二氧化碳都可利用紅外氣體分析儀加以測定。把植物的葉或枝放入一個已知面積或體積的透光容器內，用紅外氣體分析儀便可測定二氧化碳進入和離開這個密封容器的數量。所測得的數據實際上是短期間的凈初級生產量。如果我們設置一個不透光的容器作比較，該容器內只有植物的呼吸過程而沒有光合作用，因此在一定時期內所釋放出來的二氧化碳量可作為植物呼吸量的一個測度。此值加上在透光容器內所測得的值就可以大體代表該系統(tǒng)的總初級生產量。

上面所說的那種把樹木的枝葉放入密封室中的小取樣測定顯然有其局限性，比密封室的方法更先進一點的方法是空氣動力法(aerodynamicmethod)。這種方法是在生態(tài)系統(tǒng)的垂直方向按一定間隔安置若干二氧化碳檢測器，這些檢測器可定期對不同層次上的二氧化碳濃度進行檢測。自養(yǎng)生物層內(有光合作用)的二氧化碳濃度與自養(yǎng)生物層以上(無光合作用)二氧化碳濃度之差便是凈初級生產量的一個測度。（三）（四）（五）自學第五章生態(tài)系統(tǒng)

第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)概論

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產

第三節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產

第四節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的分解

第五節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動

第六節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)

第三節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產

一、次級生產量的生產過程二、次級生產量的測定（自學）三、陸地和海洋中的次級產量（簡介）第三節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產一、次級生產量的生產過程凈初級生產量是生產者以上各營養(yǎng)級所需能量的唯一來源。次級生產是指動物和其他異養(yǎng)生物的生產，次級生產量的一般生產過程可概括于下面的圖解中：

上述圖解是一個普適模型，它可應用于任何一種動物。可見能量從一個營養(yǎng)級傳遞到下一個營養(yǎng)級時往往損失很大。對一個動物種群來說，其能量收支情況可以用下列公式表示：C=A+FUA=P+RP=C-FU-R二、次級生產量的測定（自學）第三節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產

一、次級生產量的生產過程

二、次級生產量的測定（自學）

三、陸地和海洋中的次級產量（簡介）

三、陸地和海洋中的次級產量（簡介）

在所有生態(tài)系統(tǒng)中，次級生產量都要比初級生產量少得多。表5—9列出了地球表面各種不同類型生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產量估算值。海洋生態(tài)系統(tǒng)中的植食動物有著極高的取食效率，海洋動物利用海洋植物的效率約相當于陸地動物利用陸地植物效率的5倍。因此海洋的初級生產量總和雖然只有陸地初級生產量的1/3，但海洋的次級生產量總和卻比陸地高得多（海洋和陸地總計）。生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產力（109噸碳/年）動物利用率（%）次級生產量106噸碳/年）

陸地總計海洋總計

48.324.97373721376第五章生態(tài)系統(tǒng)

第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)概論

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產

第三節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產

第四節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的分解

第五節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動

第六節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)

第四節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的分解

一、分解過程的性質

二、分解者生物三、資源質量四、理化環(huán)境對分解的影響（自學）

第四節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的分解一、分解過程的性質生態(tài)系統(tǒng)的分解(decomposition)是死有機物質的逐步降解過程。分解時，無機的元素從有機物質中釋放出來，稱為礦化，它與光合作用時無機營養(yǎng)元素的固定正好是相反的過程。從能量而言，分解與光合也是相反的過程，前者是放能，后者是貯能。

分解作用實際上是一個很復雜的過程，它包括碎裂、混合，物理結構改變，攝食，排出和酶作用等過程。它是由許多種生物完成的。參加這個過程的生物都可稱為分解者。所以分解者世界，實際上是一個很復雜的食物網，包括食肉動物、食草動物、寄生生物和少數生產者。

分解過程的復雜性還表現在它是碎裂、異化和淋溶三個過程的綜合。由于物理的和生物的作用，把尸體分解為顆粒狀的碎屑稱為碎裂；有機物質在酶的作用下分解，從聚合體變成單體，例如由纖維素變成葡萄糖，進而成為礦物成分，稱為異化；淋溶則是可溶性物質被水所淋洗出來，是一種純物理過程。在尸體分解中，這三個過程是交叉進行，相互影響的。分解過程是由一系列階段所組成的。從開始分解后，物理的和生物的復雜性一般隨時間進展而增加，分解者生物的多樣性也相應地增加。這些生物中有些具特異性，只分解某一類物質，另一些無特異性，對整個分解過程都起作用。隨著分解過程的進展，分解速率逐漸降低，待分解的有機物質的多樣性也降低，直到最后只有組成礦物的元素存在。

雖然分解者亞系統(tǒng)的能流(和物流)的基本原理與消費者亞系統(tǒng)是相同的，但其營養(yǎng)動態(tài)的面貌則很不一樣。進入分解者亞系統(tǒng)的有機物質也通過營養(yǎng)級而傳遞，但未利用物質、排出物和一些次級產物，又可成為營養(yǎng)級的輸入而再次被利用，稱為再循環(huán)。這樣，有機物質每通過一種分解者生物，其復雜的能量、碳和可溶性礦質營養(yǎng)都再釋放一部分，如此一步步釋放，直到最后完全礦化為止。例如，假定每一級的呼吸消耗為57%，而43%以死有機物形式再循環(huán)，按此估計，要經6次再循環(huán)，才能使再循環(huán)的凈生產量降低到1%以下，即43%—>18.5%---8.0%—>3.4%—>1.5%->0.43％。第四節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的分解

一、分解過程的性質

二、分解者生物

三、資源質量四、理化環(huán)境對分解的影響（自學）

二、分解者生物

分解過程的特點和速率，決定于待分解者生物的種類、分解資源的質量和分解時的理化環(huán)境條件三方面。三方面的組合決定分解過程每一階段的速率。下面分別介紹這三者，從分解者生物開始。

(一)細菌和真菌

細菌和真菌成為有成效的分解者，主要依賴于生長型和營養(yǎng)方式兩類適應。1.生長型微生物主要有群體生長和絲狀生長兩類生長型。前者如酵母和細菌，適應于在短時間內迅速地利用表面微生境，有利于侵入微小的孔隙和腔，因此適于利用顆粒狀有機物質。后者如真菌和放線菌。絲狀生長能穿透和入侵有機物質深部，但所需時間較長。

2．營養(yǎng)方式

微生物通過分泌細胞外酶，把底物分解為簡單的分子狀態(tài)，然后再被吸收。這種營養(yǎng)方式與消費者動物有很大不同：動物要攝食，消耗很多能量，其利用效率很低。因此，微生物的分解過程是很節(jié)能的營養(yǎng)方式。大多數真菌具分解木質素和纖維素的酶，它們能分解植物性死有機物質；而細菌中只有少數具有此種能力。但在缺氧和一些極端環(huán)境中只有細菌能起分解作用。所以細菌和真菌在一起，就能利用自然界中絕大多數有機物質和許多人工合成的有機物。(二)動物通常根據身體大小把陸地生態(tài)系統(tǒng)的分解者動物分為下列四個類群：

①小型土壤動物(microfauna)，體寬在100μm以下，包括原生動物、線蟲、輪蟲等；

②中型土壤動物(mesofauna)，體寬100μm～2mm，包括彈尾、螨、線蚓、雙翅目幼蟲和小型甲蟲等；

③大型(macrofauna，2mm～20mm)和④巨型(megafauna，>20mm)土壤動物，包括食枯枝落葉的節(jié)肢動物，如千足蟲，等足目和端足目，蛞蝓，蝸牛，較大的蚯蚓，是碎裂植物殘葉和翻動土壤的主力，因而對分解和土壤結構有明顯影響。

水生生態(tài)系統(tǒng)的分解者動物通常按其功能可分為下列幾類：①碎裂者，如石蠅幼蟲等，以落入河流中的樹葉為食；②顆粒狀有機物質搜集者，可分為兩個亞類，一類從沉積物中搜集，例如搖蚊幼蟲和顫蚓；另一類在水柱中濾食有機顆粒，如紋石蛾幼蟲和蚋幼蟲；③刮食者，其口器適應于在石礫表面刮取藻類和死有機物，如扁蜉蝣若蟲；④以藻類為食的食草性動物；⑤捕食動物，以其他無脊椎動物為食，如螞蟥，蜻蜓若蟲和泥蛉幼蟲等。第四節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的分解

一、分解過程的性質二、分解者生物

三、資源質量四、理化環(huán)境對分解的影響（自學）

三、資源質量

資源的物理和化學性質影響著分解的速率。資源的物理性質包括表面特性和機械結構，資源的化學性質則隨其化學組成而不同。一般單糖分解很快，一年后失重達99%，半纖維素其次，一年失重達90%，然后依次為纖維素、木質素、酚。大多數營腐養(yǎng)生活的微生物都能分解單糖，淀粉和半纖維素，但纖維素和木質素則較難分解。

因為腐養(yǎng)微生物的分解活動，尤其是合成其自身生物量需要有營養(yǎng)物的供應，所以營養(yǎng)物的濃度常成為分解過程的限制因素。分解者微生物身體組織中含N量高，其C：N約為10：1，即微生物生物量每增加11克就需要有1克N的供應量。但大多數待分解的植物組織其含N量比此值低得多，C：N為40～80：1。因此，N的供應量就經常成為限制因素，分解速率在很大程度上取決于N的供應。待分解資源的C：N比常可作為生物降解性能的測度指標。最適C：N比大約是25～30:1。第四節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的分解

一、分解過程的性質二、分解者生物三、資源質量

四、理化環(huán)境對分解的影響（自學）

四、理化環(huán)境對分解的影響（自學）

溫度和濕度是兩個主要的理化因子，它們的值越高，分解速度越快。第五章生態(tài)系統(tǒng)

第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)概論

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產

第三節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產

第四節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的分解

第五節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動

第六節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)

第五節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動

一、研究能量傳遞規(guī)律的熱力學定律

二、食物鏈層次上的能流分析

（自學）

三、實驗種群層次上的能流分析

（自學）

四、生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析

（自學）

五、異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的能流分析

（自學）

六、普適的生態(tài)系統(tǒng)能流模型第五節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動一、研究能量傳遞規(guī)律的熱力學定律能量是生態(tài)系統(tǒng)的動力，是一切生命活動的基礎。一切生命活動都伴隨著能量的變化，沒有能量的轉化，也就沒有生命和生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)的重要功能之一就是能量流動，能量在生態(tài)系統(tǒng)內的傳遞和轉化規(guī)律服從熱力學的兩個定律。

熱力學第—定律：“能量既不能消滅也不能憑空產生，它只能以嚴格的當量比例由一種形式轉變?yōu)榱硪环N形式”。因此熱力學第一定律又稱為能量守恒定律。對生態(tài)系統(tǒng)來說也是如此，如光合作用：太能能輸入了生態(tài)系統(tǒng)，表現為生態(tài)系統(tǒng)對太陽能的固定。

熱力學第二定律：在封閉系統(tǒng)中，一切過程都伴隨著能量的改變，在能量的傳遞和轉化過程中，除了一部分可以繼續(xù)傳遞和作功的能量(自由能)外，總有一部分不能繼續(xù)傳遞和作功而以熱的形式消散的能量，這部分能量使系統(tǒng)的熵和無序性增加。

對生態(tài)系統(tǒng)來說也是如此，當能量以食物的形式在生物之間傳遞時，食物中相當一部分能量被降解為熱而消散掉(使熵增加)，其余則用于合成新的組織作為潛能儲存下來。所以一個動物在利用食物中的潛能時常把大部分轉化成了熱，只把一小部分轉化為新的潛能。因此能量在生物之間每傳遞一次，一大部分的能量就被降解為熱而損失掉，這也就是為什么食物鏈的環(huán)節(jié)和營養(yǎng)級的級數一般不會多于5～6個以及能量金字塔必定呈尖塔形的熱力學解釋。

開放系統(tǒng)(同外界有物質和能量交換的系統(tǒng))與封閉系統(tǒng)的性質不同，它傾向于保持較高的自由能而使熵較小，只要不斷有物質和能量輸入和不斷排出熵，開放系統(tǒng)便可維持一種穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。生命、生態(tài)系統(tǒng)和生物圈都是維持在一種穩(wěn)定狀態(tài)的開放系統(tǒng)。低熵的維持是借助于不斷地把高效能量降解為低效能量來實現的。熱力學定律與生態(tài)學的關系是明顯的：生態(tài)系統(tǒng)與太陽能的關系，生態(tài)系統(tǒng)內生產者與消費者之間及捕食者與獵物之間的關系都受熱力學基本規(guī)律的制約和控制，正如這些規(guī)律控制著非生物系統(tǒng)一樣，熱力學定律決定著生態(tài)系統(tǒng)利用能量的限度。

事實上，生態(tài)系統(tǒng)利用能量的效率很低，雖然對能量在生態(tài)系統(tǒng)中的傳遞效率說法不一，但最大的觀測值是30%，一般說來，從供體到受體的一次能量傳遞只能有5～20%的可利用能量被利用，這就使能量的傳遞次數受到了限制，同時這種限制也必然反映在復雜生態(tài)系統(tǒng)的結構上(如食物鏈的環(huán)節(jié)數和營養(yǎng)級的級數等)。生態(tài)系統(tǒng)的能量通過形式轉化（光能

化學能

熱能）而流動。二、三、四、五、各種能流分析（自學）第五節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動

一、研究能量傳遞規(guī)律的熱力學定律

二、食物鏈層次上的能流分析

（自學）

三、實驗種群層次上的能流分析

（自學）

四、生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析

（自學）

五、異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的能流分析

（自學）

六、普適的生態(tài)系統(tǒng)能流模型六、普適的生態(tài)系統(tǒng)能流模型生態(tài)系統(tǒng)的能量流動概括為如下普適的模型。綠色植物植食動物肉食動物頂級肉食動物微生物分解熱能呼吸熱能呼吸熱能呼吸熱能呼吸熱能

根據以上能流模型的一般圖式，生態(tài)學家在研究任一生態(tài)系統(tǒng)時就可以根據建模的需要著手收集資料，最后建立一個適于這個生態(tài)系統(tǒng)釣具體能流模型。由于自然界可變因素很多，該能流模型的建立非常困難。目前多在實驗室內進行多變量的生態(tài)系統(tǒng)研究，用計算機對各種生態(tài)系統(tǒng)進行模擬，所獲得的結果，常常和在自然條件下進行研究所獲得的結果非常一致。得出了幾點重要的一般性結論：能量從一個營養(yǎng)級傳遞到另一個營養(yǎng)級的轉化效率大約是10%。在生態(tài)系統(tǒng)能流過程中，能量從一個營養(yǎng)級到另一個營養(yǎng)級的轉化效率大致是在5～30％之間。平均說來，從植物到植食動物的轉化效率大約是10%，從植食動物到肉食動物的轉化效率大約是15%。第五章生態(tài)系統(tǒng)

第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)概論

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產

第三節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產

第四節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的分解

第五節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動

第六節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)

第六節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)

一、生命與元素二、物質循環(huán)的特點三、生物地化循環(huán)的類型四、水的全球循環(huán)五、氣體型循環(huán)六、沉積型循環(huán)第六節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)一、生命與元素生命的維持不僅依賴于能量的供應，而且也依賴于各種化學元素的供應。對于大多數生物來說，有大約20多種元素是它們生命活動所不可缺少的。另外，還有大約10種元素雖然通常只需要很少的數量就夠了，但是對某些生物采說卻是必不可少的。生物在制造一些更加復雜的有機物質時，還需要一些其他的元素，如需要大量的氮和磷，還需要少量的鋅和鉬等。前者有時被稱為大量元素，而后者則稱為微量元素。

大量元素包括（含量超過生物體干重1%以上的）：碳、氧、氫、氮和磷等。（含量占生物體干重0.2～1%之間的）硫、氯、鉀、鈉、鈣、鎂、鐵和銅等。

微量元素包括（含量一般不超過生物體干重的0.2%）：鋁、硼、溴、鉻、鈷、氟、鎵、碘、錳、鉬、硒、硅、鍶、錫、銻、釩和鋅等。第六節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)

一、生命與元素

二、物質循環(huán)的特點

三、生物地化循環(huán)的類型四、水的全球循環(huán)五、氣體型循環(huán)六、沉積型循環(huán)

二、物質循環(huán)的特點

物質循環(huán)是指環(huán)境中的無機物被綠色植物吸收轉化成有機物后沿著食物鏈被多次利用后，又被分解者分解成無機物返回到環(huán)境中去。生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)又稱為生物地化循環(huán)(biogeochemicalcycle)。能量流動和物質循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的兩個基本過程，正是這兩個基本過程使生態(tài)系統(tǒng)各個營養(yǎng)級之間和各種成分(非生物成分和生物成分)之間組織成為一個完整的功能單位。

能量流動和物質循環(huán)的性質不同：能量流經生態(tài)系統(tǒng)最終以熱的形式消散，能量流動是單方向的，因此生態(tài)系統(tǒng)必須不斷地從外界獲得能量。而物質的流動是循環(huán)式的，各種物質都能以可被植物利用的形式重返環(huán)境。但這兩個過程又是密切不可分的，因為能量是儲存在有機分子鍵內，當能量通過呼吸過程被釋放出來的同時，有機化合物就被分解并以較簡單的物質形式重新釋放到環(huán)境中去。

生物地化循環(huán)可以用“庫”(pools)和“流通率’(fluxrates)兩個概念加以描述。庫：由存在于生態(tài)系統(tǒng)某些生物或非生物成分中一定數量的某種化學物質所構成的，如在一個湖泊生態(tài)系統(tǒng)中，水體中磷的含量可以看成是一個庫，浮游植物中的磷含量是第二個庫。這些庫借助有關物質在庫與庫之間的轉移而彼此相互聯(lián)系。流通率：物質在生態(tài)系統(tǒng)單位面積(或單位體積)和單位時間的移動量就稱為流通率。為了表示一個特定的流通過程對有關各庫的相對重要性。

周轉率(turnoverrates)：就是出入一個庫的流通率(單位／天)除以該庫中的營養(yǎng)物質總量：

周轉時間(turnovertimes)：就是庫中的營養(yǎng)物質總量除以流通率。

周轉時間表達了移動庫中全部營養(yǎng)物質所需要的時間。周轉率越大，周轉時間就越短。大氣圈中二氧化碳的周轉時間大約是一年多一些，大氣圈中分子氮的周轉時間約近100萬年，而大氣圈中水的周轉時間只有10.5天。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)，這就意味著對主要庫的物質輸入必須與輸出達到平衡。這種平衡是通過全球的物質循環(huán)，也就是生物地化循環(huán)來實現的。第六節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)

一、生命與元素二、物質循環(huán)的特點

三、生物地化循環(huán)的類型

四、水的全球循環(huán)五、氣體型循環(huán)六、沉積型循環(huán)

三、生物地化循環(huán)的類型

生物地化循環(huán)可分為三大類型，即水循環(huán)，氣體型循環(huán)(gaseous.cycles)和沉積型循環(huán)(sedimentarycycles)。

氣體型循環(huán)：物質的主要儲存庫是大氣和海洋，其循環(huán)與大氣和海洋密切相聯(lián)，具有明顯的全球性，循環(huán)性能最為完善。凡屬于氣體型循環(huán)的物質，其分子或某些化合物常以氣體形式參與循環(huán)過程，屬于這類的物質有氧，二氧化碳、氮、氯、溴和氟等。

沉積型循環(huán)：參與沉積型循環(huán)的物質主要是通過巖石的風化和沉積物的分解轉變?yōu)榭杀簧鷳B(tài)系統(tǒng)利用的營養(yǎng)物質，而海底沉積物轉化為巖石圈成分則是一個緩慢的、單向的物質移動過程，時間要以數千年計。這些沉積型循環(huán)物質的主要儲存庫是土壤、沉積物和巖石，而無氣體形態(tài)，因此這類物質循環(huán)的全球性不如氣體型循環(huán)表現得那么明顯，循環(huán)性能一般也很不完善。屬于沉積型循環(huán)的物質有磷、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、錳、碘、銅、硅等，其中磷是較典型的，沉積型循環(huán)物質，它從巖石中釋放出來，最終又沉積在海底并轉化為新的巖石。氣體型循環(huán)和沉積型循環(huán)雖然各有特點，但都受到能流的驅動，并都依賴于水的循環(huán)。生物地化循環(huán)過程的研究主要是在生態(tài)系統(tǒng)水平和生物圈水平上進行的。重點是研究這些元素在整個生態(tài)系統(tǒng)中的輸入和輸出以及在生態(tài)系統(tǒng)主要生物和非生物成分之間的交換過程，如在生產者、植食動物、肉食動物和分解者等各個營養(yǎng)級之向的交換。第六節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)

一、生命與元素二、物質循環(huán)的特點三、生物地化循環(huán)的類型

四、水的全球循環(huán)五、氣體型循環(huán)六、沉積型循環(huán)四、水的全球循環(huán)

水和水的循環(huán)對于生態(tài)系統(tǒng)具有特別重要的意義，不僅生物體的大部分(約70%)是由水構成的，而且各種生命活動都離不開水。水在一個地方將巖石浸蝕，而在另一個地方又將浸蝕物沉降下采，久而久之就會帶來明顯的地理變化。水中攜帶著大量的多種化學物質(各種鹽和氣體)周而復始地循環(huán)，極大地影響著各類營養(yǎng)物質在地球上的分布。除此之外，水對于能量的傳遞和利用也有著重要影響。

水的主要循環(huán)路線是從地球表面通過蒸發(fā)進入大氣圈,同時又不斷從大氣圈通過降水而回到地球表面(p.258圖5—36)。每年地球表面的蒸發(fā)量和全球降水量是相等的，因此這兩個相反的過程就達到了一種平衡狀態(tài)。蒸發(fā)和降水的動力都是來自太陽，太陽是推動水在全球進行循環(huán)的主要動力。陸地的降水量大于蒸發(fā)量，而海洋的蒸發(fā)量大于降水量，因此，陸地每年都把多余的水通過江河源源不斷輸送給大海，以彌補海洋每年因蒸發(fā)量大于降水量而產生的虧損。生物在全球水循環(huán)過程中所起的作用很小，雖然植物在光合作用中要吸收大量的水，但是植物通過呼吸和蒸騰作用又把大量的水送回了大氣圈。大氣圈(0.15)陸地生態(tài)循環(huán)海洋生態(tài)循環(huán)蒸發(fā)(4.49)蒸發(fā)(0.71)降水(4.12)降水(1.08)地表徑流(0.37)水的全球循環(huán)模式圖

地球表面及其大氣圈的水只有大約5%是處于自由的可循環(huán)狀態(tài)，其中的99%又都是海水。95％是被結合在巖石圈和沉積巖里的水，這部分水是不參與全球水循環(huán)的。地球上的淡水大約只占地球總水量的3%，其中的四分之三又都被凍結在兩極的冰蓋和冰川里。如果地球上的冰雪全部融化，其水量可蓋滿地球表面50米厚。雖然地球的全年降水量多達5.2×1017千克(或5.2×108立方千米)，約等于大氣圈含水量的35倍，平均每過11天，大氣圈中的水就得周轉一次。

降水和蒸發(fā)的相對和絕對數量以及周期性對生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能有著極大影響，世界降水的一般格局與主要生態(tài)系統(tǒng)類型的分布密切相關。而降水分布的特定格局又主要是由大氣環(huán)流和地貌特點所決定的。水循環(huán)的另一個重要特點是，每年降到陸地上的雨雪大約有35%又以地表徑流的形式流入了海洋。（作用）：a、這些地表徑流能夠溶解和攜帶大量的營養(yǎng)物質，因此它常常把各種營養(yǎng)物質從一個生態(tài)系統(tǒng)搬運到另一個生態(tài)系統(tǒng)，這對補充某些生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)物質的不足起著重要作用。b、蒸發(fā)、降水和水的滯留、傳送使地球上的水量維持一種穩(wěn)定的平衡。c、水的全球循環(huán)也影響地球熱量的收支情況。我國北方由于降水在時間和空間上的分布極不均勻，雨季易出現暴雨成災、洪水泛濫，但大部分時間又干旱缺水，不能滿足工農業(yè)和生活用水的需要。因此便提出了南水北調的主張。第六節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)

一、生命與元素二、物質循環(huán)的特點三、生物地化循環(huán)的類型四、水的全球循環(huán)

五、氣體型循環(huán)六、沉積型循環(huán)

五、氣體型循環(huán)

(一