1、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(jí)生產(chǎn) 第三節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的次級(jí)生產(chǎn) 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(dòng) 第六節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán),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(lèi)型 三、食物鏈和食物網(wǎng) 四、營(yíng)養(yǎng)級(jí)和生態(tài)金字塔 五、生態(tài)效率 六、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)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(guó)植物生態(tài)學(xué)家AG. Tansley 于1936年首先提出來(lái)的。 生態(tài)系統(tǒng)一詞是指在一定的空間內(nèi)生物的成分和非生物的成分通過(guò)物質(zhì)的循環(huán)和能量的流動(dòng)互相

2、作用，互相依存而構(gòu)成的一個(gè)生態(tài)學(xué)功能單位。 在自然界只要在一定空間內(nèi)存在生物和非生物兩種成分，并能互相作用達(dá)到某種功能上的穩(wěn)定性，這個(gè)整體就可以視為一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。因此在我們居住的這個(gè)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)的基本特性： 1生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)學(xué)上的一個(gè)主要結(jié)構(gòu)和功能單位，屬于生態(tài)學(xué)研究的最高層次。 2生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部具有自我調(diào)節(jié)能力。生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，物種數(shù)目越多，自我調(diào)節(jié)能力也越強(qiáng)。但生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有限度的，超過(guò)了這個(gè)限度，調(diào)節(jié)也就失去了作用 3能量流動(dòng)，物質(zhì)循環(huán)和

3、信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的三大功能。能量流動(dòng)是單方向的，物質(zhì)流動(dòng)是循環(huán)式的，信息傳遞則包括營(yíng)養(yǎng)信息、化學(xué)信息、物理信息和行為信息，構(gòu)成了信息網(wǎng)。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(dǎo)致自我調(diào)節(jié)失效的三個(gè)主要原因。,4生態(tài)系統(tǒng)中營(yíng)養(yǎng)級(jí)的數(shù)目受限于生產(chǎn)者所固定的最大能值和這些能量在流動(dòng)過(guò)程中的巨大損失。因此生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的數(shù)目通常不會(huì)超過(guò)56個(gè)。 5. 生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，要經(jīng)歷一個(gè)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從不成熟到成熟的發(fā)育過(guò)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(xué)的研究和發(fā)展奠定了新的基礎(chǔ)，極大地推動(dòng)了生態(tài)學(xué)的發(fā)展。,第一節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)概論,一、生態(tài)系統(tǒng)

4、的基本概念 二、生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及三大功能類(lèi)型 三、食物鏈和食物網(wǎng) 四、營(yíng)養(yǎng)級(jí)和生態(tài)金字塔 五、生態(tài)效率 六、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)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(lèi)型,任何一個(gè)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(gòu)成成分： 1. 無(wú)機(jī)物質(zhì) 包括處于物質(zhì)循環(huán)中的各種無(wú)機(jī)物，如氧、氮、二氧化碳，水和各種無(wú)機(jī)鹽等。 2. 有機(jī)化合物 包括蛋白質(zhì)、糖類(lèi)、脂類(lèi)和腐殖質(zhì)等。 3. 氣候因素 如溫度、濕度、風(fēng)和雨雪等。,4. 生產(chǎn)者(producers) 指能利用簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物質(zhì)制造食物的自養(yǎng)生物，主要是各種綠色植物，也包括藍(lán)綠藻和一

5、些能進(jìn)行光合作用的細(xì)菌。 5. 消費(fèi)者(consumers) 異養(yǎng)生物，主要指以其他生物為食的各種動(dòng)物，包括植食動(dòng)物、肉食動(dòng)物、雜食動(dòng)物和寄生動(dòng)物等。 6. 分解者(decomposers或reducers) 異養(yǎng)生物，它們分解動(dòng)植物的殘?bào)w、糞便和各種復(fù)雜的有機(jī)化合物，吸收某些分解產(chǎn)物，最終能將有機(jī)物分解為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，而這些無(wú)機(jī)物參與物質(zhì)循環(huán)后可被自養(yǎng)生物重新利用。分解者主要是細(xì)菌和真菌，也包括某些原生動(dòng)物和蚯蚓、白蟻、禿鷲等大型腐食性動(dòng)物。,生態(tài)系統(tǒng)的組成,按生態(tài)系統(tǒng)中的生物成分的作用可劃分為三大類(lèi)群：生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者，由于它們是依據(jù)其在生態(tài)系統(tǒng)中的功能劃分的而與分類(lèi)類(lèi)群無(wú)關(guān)，所以又

6、被稱(chēng)為生態(tài)系統(tǒng)的三大功能類(lèi)群。 生產(chǎn)者 包括所有綠色植物、藍(lán)綠藻和少數(shù)化能合成細(xì)菌等自養(yǎng)生物，這些生物可以通過(guò)光合作用把水和二氧化碳等無(wú)機(jī)物合成為碳水化合物，蛋白質(zhì)和脂肪等有機(jī)化合物，并把太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，貯存在合成有機(jī)物的分子鍵中。,按生態(tài)系統(tǒng)中的生物成分的作用可劃分為三大類(lèi)群：生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者，由于它們是依據(jù)其在生態(tài)系統(tǒng)中的功能劃分的而與分類(lèi)類(lèi)群無(wú)關(guān)，所以又被稱(chēng)為生態(tài)系統(tǒng)的三大功能類(lèi)群。 生產(chǎn)者 包括所有綠色植物、藍(lán)綠藻和少數(shù)化能合成細(xì)菌等自養(yǎng)生物，這些生物可以通過(guò)光合作用把水和二氧化碳等無(wú)機(jī)物合成為碳水化合物，蛋白質(zhì)和脂肪等有機(jī)化合物，并把太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，貯存在合成有

7、機(jī)物的分子鍵中。,消費(fèi)者 是指依靠活的動(dòng)植物為食的動(dòng)物，它們歸根結(jié)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(dòng)物)。直接吃植物的動(dòng)物叫植食動(dòng)物(herbivores)，又叫一級(jí)消費(fèi)者(如蝗蟲(chóng)、兔、馬等)；以植食動(dòng)物為食的動(dòng)物叫肉食動(dòng)物(carnivores)，也叫二級(jí)消費(fèi)者，如食野兔的狐和獵捕羚羊的獵豹等；以后還有三級(jí)消費(fèi)者(或二級(jí)肉食動(dòng)物)、四級(jí)消費(fèi)者(或叫三級(jí)肉食動(dòng)物)，直到頂位肉食動(dòng)物。消費(fèi)者也包括雜食動(dòng)物(omnivores)（食動(dòng)植物），食碎屑者(detritivores)（食動(dòng)植物殘?bào)w）、寄生生物（取食其他生物的組織、營(yíng)養(yǎng)物和分泌物）。,分解者 在生態(tài)系統(tǒng)中的基本功能是

8、把動(dòng)植物死亡后的殘?bào)w分解為比較簡(jiǎn)單的化合物，最終分解為最簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物并把它們釋放到環(huán)境中去，供生產(chǎn)者重新吸收和利用。由于分解過(guò)程對(duì)于物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)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(xì)菌和真菌和以動(dòng)植物殘?bào)w和腐殖質(zhì)為食的各種動(dòng)物。有人則把這些動(dòng)物稱(chēng)為大分解者，而把細(xì)菌和真菌稱(chēng)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(lèi)型 三、食物鏈和食物網(wǎng) 四、營(yíng)養(yǎng)級(jí)和生態(tài)金字塔 五、生態(tài)效率 六、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)與生態(tài)平衡,三、食物鏈和食物網(wǎng),(一)食物鏈和食物網(wǎng)的概念 植物所固定的能量通過(guò)一系列的取食和被取食關(guān)系

9、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(guān)系稱(chēng)為食物鏈(food chains)。由于受能量傳遞效率的限制，食物鏈的長(zhǎng)度不可能太長(zhǎng)，一般有45個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成。 在生態(tài)系統(tǒng)中，生物成分之間通過(guò)能量傳遞關(guān)系存在著一種錯(cuò)綜復(fù)雜的普遍聯(lián)系，這種聯(lián)系象是一個(gè)無(wú)形的網(wǎng)把所有生物都包括在內(nèi)，使它們彼此之間都有著某種直接或間接的關(guān)系，這就是食物網(wǎng)(foodweb) 。一個(gè)復(fù)雜的食物網(wǎng)是使生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定的重要條件，一般認(rèn)為，食物網(wǎng)越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)抵抗外力干擾的能力就越強(qiáng)；食物網(wǎng)越簡(jiǎn)單，生態(tài)系統(tǒng)就越容易發(fā)生波動(dòng)和毀滅。,(二)食物鏈的類(lèi)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(grazing fo

10、od chain)和碎屑食物鏈( detrital food chain)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(huì)成為能流的主要渠道， 在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，凈初級(jí)生產(chǎn)量只有很少一部分通向捕食食物鏈。,一般說(shuō)來(lái)，生態(tài)系統(tǒng)中的能量在沿著捕食食物鏈的傳遞過(guò)程中，每從一個(gè)環(huán)節(jié)到另一個(gè)環(huán)節(jié)，能量大約要損失90，也就是能量轉(zhuǎn)化效率大約只有10%。越是處在食物鏈頂端的動(dòng)物，數(shù)量越少、生物量越小，能量也越少，而頂位肉食動(dòng)物數(shù)量最少，以致使得不可能再有別的動(dòng)物以它們?yōu)槭常驗(yàn)閺乃鼈兩砩纤@取的能量不足以彌補(bǔ)為

11、搜捕它們所消耗的能量。一般說(shuō)來(lái)，能量從太陽(yáng)開(kāi)始沿著捕食食物鏈傳遞幾次以后就所剩無(wú)幾了，所以食物鏈一般都很短，通常只由45個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成，很少有超過(guò)6個(gè)環(huán)節(jié)的。,在大多數(shù)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(guò)碎屑食物鏈為主。碎屑食物鏈可能有兩個(gè)去向，這兩個(gè)去向就是微生物或大型食碎屑動(dòng)物，這些生物類(lèi)群對(duì)能量的最終消散所起的作用已經(jīng)引起了生態(tài)學(xué)家的重視。 由于寄生物的生活史很復(fù)雜，所以寄生食物鏈也很復(fù)雜。例如，寄生在哺乳動(dòng)物和鳥(niǎo)類(lèi)身上的跳蚤反過(guò)來(lái)可以被細(xì)滴蟲(chóng)(一種寄生原生動(dòng)物)所寄生。又如，小蜂把卵產(chǎn)在姬蜂或寄生蠅的幼蟲(chóng)體內(nèi)，而后者又寄生于其他昆

12、蟲(chóng)幼蟲(chóng)體內(nèi)。在這些寄生食物鏈內(nèi)，寄主的體積最大，沿著食物鏈寄生物的數(shù)量越來(lái)越多，體積越來(lái)越?。ㄍ妒呈澄镦湶煌?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(lèi)型 三、食物鏈和食物網(wǎng) 四、營(yíng)養(yǎng)級(jí)和生態(tài)金字塔 五、生態(tài)效率 六、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)與生態(tài)平衡,四、營(yíng)養(yǎng)級(jí)和生態(tài)金字塔,營(yíng)養(yǎng)級(jí)（trophic levels）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(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的關(guān)系不是指一種生物與另一種生物之間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系，而是指一類(lèi)生物與處在不同營(yíng)養(yǎng)層次上另一類(lèi)生物之間的關(guān)系。生產(chǎn)者的綠色植物和所有自養(yǎng)生物都位于食物鏈的起點(diǎn)，即食物鏈的第一環(huán)節(jié)，它們構(gòu)成了第

13、一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。所有以生產(chǎn)者(主要是綠色植物)為食的動(dòng)物都屬于第二個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，即植食動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)級(jí)。第三個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)包括所有以植食動(dòng)物為食的肉食動(dòng)物。以此類(lèi)推，還可以有第四個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)(即二級(jí)肉食動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)級(jí))和第五個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)等。由于食物鏈的環(huán)節(jié)數(shù)目是受到限制的，所以營(yíng)養(yǎng)級(jí)的數(shù)目也不可能很多，一般限于35個(gè)。營(yíng)養(yǎng)級(jí)的位置越高，歸屬于這個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物種類(lèi)和數(shù)量就越少，當(dāng)少到一定程度的時(shí)候，就不可能再維持另一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)中生物的生存了。,有很多動(dòng)物，往往難以依據(jù)它們的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系把它們放在某一個(gè)特定的營(yíng)養(yǎng)級(jí)中，因?yàn)樗鼈兛梢酝瑫r(shí)在幾個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(xué)家常常依據(jù)動(dòng)物的主要食性決定它們的

14、營(yíng)養(yǎng)級(jí)，因?yàn)樵谶M(jìn)行能流分析的時(shí)候，每一種生物都必須置于一個(gè)確定的營(yíng)養(yǎng)級(jí)中。,生態(tài)金字塔（ecological pyramids）是指各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的數(shù)量關(guān)系，這種數(shù)量關(guān)系可采用生物量單位、能量單位和個(gè)體數(shù)量單位，采用這些單位所構(gòu)成的生態(tài)金字塔就分別稱(chēng)為生物量金字塔、能量金字塔和數(shù)量金字塔。 數(shù)量金字塔是以生物的個(gè)體數(shù)量表示每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。生物量金字塔以生物組織的干重表示每一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)中生物的總重量。能量金字塔是利用各營(yíng)養(yǎng)級(jí)所固定的總能量值的多少來(lái)構(gòu)成的生態(tài)金字塔。,數(shù)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(huì)這樣，因?yàn)樯a(chǎn)者在單位時(shí)間單位面積上所固定的能量絕不會(huì)少于靠

15、吃它們?yōu)樯闹彩硠?dòng)物所生產(chǎn)的能量；同樣，肉食動(dòng)物所生產(chǎn)的能量是靠吃植食動(dòng)物獲得的，因此依據(jù)熱力學(xué)第二定律，它們的能量也絕不會(huì)多于植食動(dòng)物。 一般說(shuō)來(lái)，不同的營(yíng)養(yǎng)級(jí)在單位時(shí)間單位面積上所固定的能量值是存在著巨大差異的?？梢?jiàn)，能量隨著從一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)到另一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的流動(dòng)是逐漸減少的，所以，營(yíng)養(yǎng)級(jí)一般不超過(guò)6個(gè)。能量金字塔不僅可以表明流經(jīng)每一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(zhuǎn)化中所起的實(shí)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(lèi)型 三、食物鏈和食物網(wǎng) 四、營(yíng)養(yǎng)級(jí)和生態(tài)金字塔 五、生態(tài)效率 六、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)與生態(tài)平衡,五

16、、生態(tài)效率,生態(tài)效率（ecological efficiencies）是指各種能流參數(shù)中的任何一個(gè)參數(shù)在營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間或營(yíng)養(yǎng)級(jí)內(nèi)部的比值關(guān)系。 I (攝取或吸收)：表示一個(gè)生物(生產(chǎn)者，消費(fèi)者或腐食者)所攝取的能量；對(duì)植物來(lái)說(shuō)，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(dòng)物消化道內(nèi)被吸收的能量(吃進(jìn)的食物不一定都能吸收)。對(duì)分解者來(lái)說(shuō)是指細(xì)胞外產(chǎn)物的吸收；對(duì)植物來(lái)說(shuō)是指在光合作用中所固定的日光能，即總初級(jí)生產(chǎn)量(GP)。,R (呼吸)：指在新陳代謝和各種活動(dòng)中所消耗的全部能量。 P (生產(chǎn)量)：代表呼吸消耗后所凈剩的能量值，它以有機(jī)物質(zhì)的形式累積在生態(tài)系統(tǒng)中。對(duì)植物來(lái)說(shuō)，它是指凈

17、初級(jí)生產(chǎn)量(NP)；對(duì)動(dòng)物來(lái)說(shuō)，它是同化量扣除維持消耗后的生產(chǎn)量，即P=A-R。利用以上這些參數(shù)可以計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)中能流的各種效率： 植物： （動(dòng)物）,若n營(yíng)養(yǎng)級(jí)為植物，In即為植物吸收的日光能。并且，,即林德曼效率相當(dāng)于同化效率、生長(zhǎng)效率與利用效率的乘積。但也有學(xué)者把營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的同化能量之比值視為林德曼效率，即，,一般說(shuō)來(lái)，大型動(dòng)物的生長(zhǎng)效率要低于小型動(dòng)物，老年動(dòng)物的生長(zhǎng)效率要低于幼年動(dòng)物。肉食動(dòng)物的同化效率要高于植食動(dòng)物。但隨著營(yíng)養(yǎng)級(jí)的增加，呼吸消耗所占的比例也相應(yīng)增加，因而導(dǎo)致在肉食動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)級(jí)凈生產(chǎn)量的相應(yīng)下降。多個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，林德曼效率似乎是一個(gè)常數(shù)，即10%，生態(tài)學(xué)家通常把10%的林德曼

18、效率看成是一條重要的生態(tài)學(xué)規(guī)律，但近來(lái)對(duì)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(duì)自然水域生態(tài)系統(tǒng)的研究表明，在從初級(jí)生產(chǎn)量到次級(jí)生產(chǎn)量的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中，林德曼效率大約為1520%；就利用效率來(lái)看，從第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)往后可能會(huì)略有提高，但一般說(shuō)來(lái)都處于2025%的范圍之內(nèi)。這就是說(shuō)，每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的凈生產(chǎn)量將會(huì)有7580%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(lèi)型 三、食物鏈和食物網(wǎng) 四、營(yíng)養(yǎng)級(jí)和生態(tài)金字塔 五、生態(tài)效率 六、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)與生態(tài)平衡,六、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)與生態(tài)平衡,生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)普遍特性是存在著反饋現(xiàn)

19、象。當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)中某一成分發(fā)生變化的時(shí)候，它必然會(huì)引起其他成分出現(xiàn)一系列的相應(yīng)變化，這些變化最終又反過(guò)來(lái)影響最初發(fā)生變化的那種成分，這個(gè)過(guò)程就叫反饋。反饋有兩種類(lèi)型，即負(fù)反饋(negative feedback)和正反饋(positive feedback)。,負(fù)反饋是比較常見(jiàn)的一種反饋，它的作用是能夠使生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到和保持平衡或穩(wěn)態(tài)，反饋的結(jié)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(dòng)物因?yàn)檫w入而增加，植物就會(huì)因?yàn)槭艿竭^(guò)度啃食而減少，植物數(shù)量減少以后，反過(guò)來(lái)就會(huì)抑制動(dòng)物數(shù)量。 正反饋是比較少見(jiàn)的，它的作用與負(fù)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

20、，反過(guò)來(lái)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(yuǎn)離平衡狀態(tài)或穩(wěn)態(tài)。,由于生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)機(jī)制，生態(tài)系統(tǒng)會(huì)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(guò)發(fā)育和調(diào)節(jié)所達(dá)到的一種穩(wěn)定狀況，它包括結(jié)構(gòu)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(dòng)態(tài)平衡，因?yàn)槟芰苛鲃?dòng)和物質(zhì)循環(huán)總在不間斷地進(jìn)行，生物個(gè)體也在不斷地進(jìn)行更新。生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者在數(shù)量上保持平衡能夠增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力。,當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的最穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，它能夠自我調(diào)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(lái)的干擾，保持自身的穩(wěn)定性。這實(shí)質(zhì)上就是生態(tài)系統(tǒng)的反饋

21、調(diào)節(jié)。但是，生態(tài)系統(tǒng)的這種自我調(diào)節(jié)功能是有一定限度的，當(dāng)外來(lái)干擾因素如火山爆發(fā)、地震，泥石流，雷擊火燒，人類(lèi)修建大型工程，排放有毒物質(zhì)、噴撒大量農(nóng)藥，人為引入或消滅某些生物等超過(guò)一定限度的時(shí)候，生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)功能本身就會(huì)受到損害，從而引起生態(tài)失調(diào)，甚至導(dǎo)致發(fā)生生態(tài)危機(jī)。從而引起局部地區(qū)甚至整個(gè)生物圈結(jié)構(gòu)和功能的失衡，從而威脅到人類(lèi)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(jí)生產(chǎn) 第三節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的次級(jí)生產(chǎn) 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(dòng) 第六節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán),第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn), 一、初級(jí)生產(chǎn)量和生物量的基本概念 二、

22、初級(jí)生產(chǎn)量的生產(chǎn)效率（自學(xué)） 三、初級(jí)生產(chǎn)量的限制因素 四、初級(jí)生產(chǎn)量的測(cè)定方法,第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn),一、初級(jí)生產(chǎn)量和生物量的基本概念 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)開(kāi)始于綠色植物的光合作用和綠色植物對(duì)太陽(yáng)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(méi)有綠色植物就沒(méi)有其他的生命(包括人類(lèi))，也就沒(méi)有生態(tài)系統(tǒng)。綠色植物固定太陽(yáng)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(yáng)能或所制造的有機(jī)物質(zhì)就稱(chēng)為初級(jí)生產(chǎn)量或第一性生產(chǎn)量(primary production)。動(dòng)物是靠消耗植物的初級(jí)生產(chǎn)量來(lái)合成自身物質(zhì)，因此動(dòng)物和其他異養(yǎng)生物的生產(chǎn)量就稱(chēng)為次級(jí)生產(chǎn)量或第二性生產(chǎn)量(secondary

23、production)。,在初級(jí)生產(chǎn)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(jī)物質(zhì)的形式用于植物的生長(zhǎng)和生殖，所以我們把這部分生產(chǎn)量稱(chēng)為凈初級(jí)生產(chǎn)量(net primary production，NP)，而把包括呼吸消耗在內(nèi)的全部生產(chǎn)量稱(chēng)為總初級(jí)生產(chǎn)量(gross primary production,GP)。這三者之間的關(guān)系是： GP=NP+R NP=GP-R,初級(jí)生產(chǎn)量通常是用每年每平方米所生產(chǎn)的有機(jī)物質(zhì)干重(gm2a)或每年每平方米所固定能量值(Jm2a)表示，所以初級(jí)生產(chǎn)量也可稱(chēng)為初級(jí)生產(chǎn)力，它們的計(jì)算單位是完全一樣的，但在強(qiáng)調(diào)率的概念時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用生產(chǎn)力?？烁芍?/p>

24、和焦之間可以互相換算，其換算關(guān)系依動(dòng)植物組織而不同，植物組織平均每千克干重?fù)Q算為1.8104J，動(dòng)物組織平均每千克干重?fù)Q算為2.0104焦熱量值。,在某一特定時(shí)刻調(diào)查時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)單位面積內(nèi)所積存的這些生活有機(jī)質(zhì)就叫生物量(biomass)。生物量實(shí)際上就是凈生產(chǎn)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(gm2) 或平均每平方米生物體的熱值(Jm2)來(lái)表示。應(yīng)當(dāng)指出的是，生產(chǎn)量和生物量是兩個(gè)完全不同的概念，生產(chǎn)量含有速率的概念，是指單位時(shí)間單位面積上的有機(jī)物質(zhì)生產(chǎn)量，而生物量是指在某一特定時(shí)刻調(diào)查時(shí)單位面積上積存的有機(jī)物質(zhì)。,因?yàn)镚P=NP+R 所以， 如果 GP-R0，則生物量

25、增加； 如果 GP-R0，則生物量減少； 如果 GP=R， 則生物量不變。 對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中某營(yíng)養(yǎng)級(jí)來(lái)說(shuō)，總生物量不僅因生物呼吸而消耗，也由于受更高營(yíng)養(yǎng)級(jí)動(dòng)物的取食和生物的死亡而減少，所以 dB/dt= NP-R-H-D,其中的dB/dt代表某一時(shí)期內(nèi)生物量的變化，H代表被較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)動(dòng)物所取食的生物量，D代表因死亡而損失的生物量。一般說(shuō)來(lái)，在生態(tài)系統(tǒng)演替過(guò)程中，通常GPR，NP為正值，這就是說(shuō)，凈生產(chǎn)量中除去被動(dòng)物取食和死亡的一部分，其余則轉(zhuǎn)化為生物量，因此生物量將隨時(shí)間推移而漸漸增加，表現(xiàn)為生物量的增長(zhǎng)。當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)的演替達(dá)到頂極狀態(tài)時(shí)，生物量便不再增長(zhǎng)，保持一種動(dòng)態(tài)平衡(此時(shí)GP=R)。,值得注

26、意的是，當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到成熟階段時(shí)，雖然生物量最大，但對(duì)人的潛在收獲量卻最小(即凈生產(chǎn)量最小)。可見(jiàn)，生物量和生產(chǎn)量之間存在著一定的關(guān)系，生物量的大小對(duì)生產(chǎn)量有某種影響。了解和掌握生物量和生產(chǎn)量之間的關(guān)系，對(duì)于決定森林的砍伐期和砍伐量，經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的狩獵時(shí)機(jī)和捕獲量，魚(yú)類(lèi)的捕撈時(shí)間和魚(yú)獲量都具有重要的指導(dǎo)意義。,地球上不同生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)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(jí)生產(chǎn)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(jí)生產(chǎn)量和生物量。從表中可以看出，,在任何一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，凈初級(jí)生產(chǎn)力都是隨著生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)育而變化的。例如，一個(gè)栽培松林在生長(zhǎng)到20

27、年的時(shí)候，凈初級(jí)生產(chǎn)力達(dá)到最大，此后隨著樹(shù)齡的增長(zhǎng)，用于呼吸的總初級(jí)生產(chǎn)量會(huì)越來(lái)越多，而用于生長(zhǎng)的總初級(jí)生產(chǎn)量會(huì)越來(lái)越少，即凈初級(jí)生產(chǎn)量越來(lái)越少。 正如一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的凈生產(chǎn)量會(huì)隨著生態(tài)系統(tǒng)的成熟而減少一樣，凈生產(chǎn)量和總生產(chǎn)量的比值(NPGP)也會(huì)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(jí)生產(chǎn)量的比重越來(lái)越大，而凈初級(jí)生產(chǎn)量占總初級(jí)生產(chǎn)量的比重越來(lái)越小，即用于新的有機(jī)物質(zhì)生產(chǎn)的總初級(jí)生產(chǎn)量越來(lái)越少。,第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn),一、初級(jí)生產(chǎn)量和生物量的基本概念 二、初級(jí)生產(chǎn)量的生產(chǎn)效率 三、初級(jí)生產(chǎn)量的限制因素 四、初級(jí)生產(chǎn)量的測(cè)定方法,三、初級(jí)生產(chǎn)量的限制因素 影響初級(jí)生產(chǎn)量的因素

28、除了日光外，還有三個(gè)重要的物質(zhì)因素(水，二氧化碳和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì))和二個(gè)重要的環(huán)境調(diào)節(jié)因素(溫度和氧氣)。可以說(shuō)初級(jí)生產(chǎn)量是由光、二氧化碳、水、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、氧和溫度六個(gè)因素決定的，六種因素各種不同的組合都可能產(chǎn)生等值的初級(jí)生產(chǎn)量，但是在一定條件下，單一因素可能成為限制這個(gè)過(guò)程的最重要因素。,三、初級(jí)生產(chǎn)量的限制因素 影響初級(jí)生產(chǎn)量的因素除了日光外，還有三個(gè)重要的物質(zhì)因素(水，二氧化碳和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì))和二個(gè)重要的環(huán)境調(diào)節(jié)因素(溫度和氧氣)。可以說(shuō)初級(jí)生產(chǎn)量是由光、二氧化碳、水、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、氧和溫度六個(gè)因素決定的，六種因素各種不同的組合都可能產(chǎn)生等值的初級(jí)生產(chǎn)量，但是在一定條件下，單一因素可能成為限制這個(gè)過(guò)程的

29、最重要因素。,在全球范圍內(nèi)，決定陸地生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力的因素往往是日光、溫度和降水量，但在局部地區(qū)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)狀況往往決定著某些陸地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。例如，施用氮、磷、鉀肥的農(nóng)作物往往能夠獲得高產(chǎn)，試驗(yàn)表明：施肥玉米的生產(chǎn)量可高達(dá)1050gm2.a，而不施肥玉米的生產(chǎn)量則只有410gm2.a. 淡水生態(tài)系統(tǒng)中，水體中溫度是同光強(qiáng)度密切相關(guān)的，因此很難作為一個(gè)獨(dú)立因子對(duì)它進(jìn)行分析，但營(yíng)養(yǎng)物對(duì)湖泊的初級(jí)生產(chǎn)量有明顯影響，植物的生長(zhǎng)需要氮、磷、鉀、鈣、硫、氯、鈉、鎂、等多種元素。這些營(yíng)養(yǎng)元素并不是都能單獨(dú)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(duì)于初級(jí)生產(chǎn)量有著重要影響。

30、海水很容易吸收太陽(yáng)輻射能，在距海洋表面1米深處，便可有一半以上的太陽(yáng)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510%的太陽(yáng)輻射能可到達(dá)20米深處。 同陸地相比，海洋的生產(chǎn)力明顯偏低，原因也主要是海水中缺乏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。肥沃的土壤可含5%的有機(jī)物質(zhì)和多達(dá)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì),但光線(xiàn)又不足。,第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn),一、初級(jí)生產(chǎn)量和生物量的基本概念 二、初級(jí)生產(chǎn)量的生產(chǎn)效率（自學(xué)） 三、初級(jí)生產(chǎn)量的限制因素 四、初級(jí)生產(chǎn)量的測(cè)定方法,四、初級(jí)生產(chǎn)量的測(cè)定方法,(一)收割法 (harves

31、t method) 即定期地把所測(cè)植物收割下來(lái)并對(duì)它們進(jìn)行稱(chēng)重(干重)。植物被收割的部分要依據(jù)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(duì)植物根的測(cè)定往往會(huì)造成很大的誤差，特別是樹(shù)木和很多水生植物其根系往往很發(fā)達(dá)。因?yàn)橛袡C(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)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(duì)植物體的某些部分進(jìn)行取樣就難免產(chǎn)生較大誤差。,收割法用于野生植物時(shí)常常需要進(jìn)行多次收割，對(duì)現(xiàn)存量至少要進(jìn)行兩次測(cè)定，一次在生長(zhǎng)季開(kāi)始時(shí)，一次在生長(zhǎng)季結(jié)束時(shí)。 用連續(xù)收割的方法也可以精確地測(cè)定森林的凈初級(jí)生產(chǎn)量，但這種工作是很費(fèi)力的，也是非常困難的,在實(shí)際操作中受到一定限制。

32、,（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(guò)程中所釋放的二氧化碳都可利用紅外氣體分析儀加以測(cè)定。把植物的葉或枝放入一個(gè)已知面積或體積的透光容器內(nèi)，用紅外氣體分析儀便可測(cè)定二氧化碳進(jìn)入和離開(kāi)這個(gè)密封容器的數(shù)量。所測(cè)得的數(shù)據(jù)實(shí)際上是短期間的凈初級(jí)生產(chǎn)量。如果我們?cè)O(shè)置一個(gè)不透光的容器作比較，該容器內(nèi)只有植物的呼吸過(guò)程而沒(méi)有光合作用，因此在一定時(shí)期內(nèi)所釋放出來(lái)的二氧化碳量可作為植物呼吸量的一個(gè)測(cè)度。此值加上在透光容器內(nèi)所測(cè)得的值就可以大體代表該系統(tǒng)的總初級(jí)生產(chǎn)量。,上面所說(shuō)的那種把樹(shù)木的枝葉放入密封室中的小取樣測(cè)定顯然有其局限性，比密封室的方法更先進(jìn)一點(diǎn)的方法是

33、空氣動(dòng)力法(aerodynamic method)。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(cè)器，這些檢測(cè)器可定期對(duì)不同層次上的二氧化碳濃度進(jìn)行檢測(cè)。自養(yǎng)生物層內(nèi)(有光合作用)的二氧化碳濃度與自養(yǎng)生物層以上(無(wú)光合作用)二氧化碳濃度之差便是凈初級(jí)生產(chǎn)量的一個(gè)測(cè)度。,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(jí)生產(chǎn) 第三節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的次級(jí)生產(chǎn) 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(dòng) 第六節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán),第三節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的次級(jí)生產(chǎn), 一、次級(jí)生產(chǎn)量的生產(chǎn)過(guò)程 二、次級(jí)生產(chǎn)量的測(cè)定 （自學(xué)） 三、陸地和海洋中的次級(jí)產(chǎn)量（簡(jiǎn)介）,第三

34、節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的次級(jí)生產(chǎn),一、次級(jí)生產(chǎn)量的生產(chǎn)過(guò)程 凈初級(jí)生產(chǎn)量是生產(chǎn)者以上各營(yíng)養(yǎng)級(jí)所需能量的唯一來(lái)源。次級(jí)生產(chǎn)是指動(dòng)物和其他異養(yǎng)生物的生產(chǎn)，次級(jí)生產(chǎn)量的一般生產(chǎn)過(guò)程可概括于下面的圖解中：,上述圖解是一個(gè)普適模型，它可應(yīng)用于任何一種動(dòng)物?？梢?jiàn)能量從一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞到下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)時(shí)往往損失很大。對(duì)一個(gè)動(dòng)物種群來(lái)說(shuō)，其能量收支情況可以用下列公式表示： C=A+FU A=P+R P=C-FU-R (C：從外界攝取的能量 A: 被同化的能量 FU：以排泄物的形式損失的能量 P:次級(jí)生產(chǎn)量) 二、次級(jí)生產(chǎn)量的測(cè)定 （自學(xué)）,第三節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的次級(jí)生產(chǎn),一、次級(jí)生產(chǎn)量的生產(chǎn)過(guò)程 二、次級(jí)生產(chǎn)量的測(cè)定 （自

35、學(xué)） 三、陸地和海洋中的次級(jí)產(chǎn)量（簡(jiǎn)介）,三、陸地和海洋中的次級(jí)產(chǎn)量（簡(jiǎn)介）,在所有生態(tài)系統(tǒng)中，次級(jí)生產(chǎn)量都要比初級(jí)生產(chǎn)量少得多。表59列出了地球表面各種不同類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)中的次級(jí)生產(chǎn)量估算值。 海洋生態(tài)系統(tǒng)中的植食動(dòng)物有著極高的取食效率，海洋動(dòng)物利用海洋植物的效率約相當(dāng)于陸地動(dòng)物利用陸地植物效率的5倍。因此海洋的初級(jí)生產(chǎn)量總和雖然只有陸地初級(jí)生產(chǎn)量的1/3，但海洋的次級(jí)生產(chǎn)量總和卻比陸地高得多。,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(jí)生產(chǎn) 第三節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的次級(jí)生產(chǎn) 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(dòng) 第六節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán),第四節(jié) 生態(tài)系

36、統(tǒng)中的分解, 一、分解過(guò)程的性質(zhì) 二、分解者生物 三、資源質(zhì)量 四、理化環(huán)境對(duì)分解的影響 （自學(xué)）,第四節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的分解,一、分解過(guò)程的性質(zhì) 生態(tài)系統(tǒng)的分解(decomposition)是死有機(jī)物質(zhì)的逐步降解過(guò)程。分解時(shí)，無(wú)機(jī)的元素從有機(jī)物質(zhì)中釋放出來(lái)，稱(chēng)為礦化，它與光合作用時(shí)無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素的固定正好是相反的過(guò)程。從能量而言，分解與光合也是相反的過(guò)程，前者是放能，后者是貯能。 分解作用實(shí)際上是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，它包括碎裂、混合，物理結(jié)構(gòu)改變，攝食，排出和酶作用等過(guò)程。它是由許多種生物完成的。參加這個(gè)過(guò)程的生物都可稱(chēng)為分解者。所以分解者世界，實(shí)際上是一個(gè)很復(fù)雜的食物網(wǎng)，包括食肉動(dòng)物、食草動(dòng)物、

37、寄生生物和少數(shù)生產(chǎn)者。,森林枯枝落葉層中的部分食物網(wǎng),分解過(guò)程的復(fù)雜性還表現(xiàn)在它是碎裂、異化和淋溶三個(gè)過(guò)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(chēng)為碎裂；有機(jī)物質(zhì)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(jìn)而成為礦物成分，稱(chēng)為異化；淋溶則是可溶性物質(zhì)被水所淋洗出來(lái)，是一種純物理過(guò)程。在尸體分解中，這三個(gè)過(guò)程是交叉進(jìn)行，相互影響的。 分解過(guò)程是由一系列階段所組成的。從開(kāi)始分解后，物理的和生物的復(fù)雜性一般隨時(shí)間進(jìn)展而增加，分解者生物的多樣性也相應(yīng)地增加。這些生物中有些具特異性，只分解某一類(lèi)物質(zhì)，另一些無(wú)特異性，對(duì)整個(gè)分解過(guò)程都起作用。隨著分解過(guò)程的進(jìn)展，分解速率

38、逐漸降低，待分解的有機(jī)物質(zhì)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(fèi)者亞系統(tǒng)是相同的，但其營(yíng)養(yǎng)動(dòng)態(tài)的面貌則很不一樣。進(jìn)入分解者亞系統(tǒng)的有機(jī)物質(zhì)也通過(guò)營(yíng)養(yǎng)級(jí)而傳遞，但未利用物質(zhì)、排出物和一些次級(jí)產(chǎn)物，又可成為營(yíng)養(yǎng)級(jí)的輸入而再次被利用，稱(chēng)為再循環(huán)。這樣，有機(jī)物質(zhì)每通過(guò)一種分解者生物，其復(fù)雜的能量、碳和可溶性礦質(zhì)營(yíng)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(jí)的呼吸消耗為57%，而43%以死有機(jī)物形式再循環(huán)，按此估計(jì)，要經(jīng)6次再循環(huán)，才能使再循環(huán)的凈生產(chǎn)量降低到1%以下，即43%18.5%-8.0%3.4%1.5%-0

39、.43。,第四節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的分解,一、分解過(guò)程的性質(zhì) 二、分解者生物 三、資源質(zhì)量 四、理化環(huán)境對(duì)分解的影響 （自學(xué)）,二、分解者生物,分解過(guò)程的特點(diǎn)和速率，決定于待分解者生物的種類(lèi)、分解資源的質(zhì)量和分解時(shí)的理化環(huán)境條件三方面。三方面的組合決定分解過(guò)程每一階段的速率。下面分別介紹這三者，從分解者生物開(kāi)始。 (一)細(xì)菌和真菌 細(xì)菌和真菌成為有成效的分解者，主要依賴(lài)于生長(zhǎng)型和營(yíng)養(yǎng)方式兩類(lèi)適應(yīng)。,1. 生長(zhǎng)型 微生物主要有群體生長(zhǎng)和絲狀生長(zhǎng)兩類(lèi)生長(zhǎng)型。前者如酵母和細(xì)菌，適應(yīng)于在短時(shí)間內(nèi)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(jī)物質(zhì)。后者如真菌和放線(xiàn)菌。絲狀生長(zhǎng)能穿透和入

40、侵有機(jī)物質(zhì)深部，但所需時(shí)間較長(zhǎng)。 2營(yíng)養(yǎng)方式 微生物通過(guò)分泌細(xì)胞外酶，把底物分解為簡(jiǎn)單的分子狀態(tài)，然后再被吸收。這種營(yíng)養(yǎng)方式與消費(fèi)者動(dòng)物有很大不同：動(dòng)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(guò)程是很節(jié)能的營(yíng)養(yǎng)方式。大多數(shù)真菌具分解木質(zhì)素和纖維素的酶，它們能分解植物性死有機(jī)物質(zhì)；而細(xì)菌中只有少數(shù)具有此種能力。但在缺氧和一些極端環(huán)境中只有細(xì)菌能起分解作用。所以細(xì)菌和真菌在一起，就能利用自然界中絕大多數(shù)有機(jī)物質(zhì)和許多人工合成的有機(jī)物。,(二)動(dòng)物 通常根據(jù)身體大小把陸地生態(tài)系統(tǒng)的分解者動(dòng)物分為下列四個(gè)類(lèi)群： 小型土壤動(dòng)物(microfauna)，體寬在100m以下，包括原生動(dòng)物、線(xiàn)

41、蟲(chóng)、輪蟲(chóng)等； 中型土壤動(dòng)物(mesofauna)，體寬100m2mm，包括彈尾、螨、線(xiàn)蚓、雙翅目幼蟲(chóng)和小型甲蟲(chóng)等； 大型(macrofauna，2mm20mm)和巨型(megafauna，20mm)土壤動(dòng)物，包括食枯枝落葉的節(jié)肢動(dòng)物，如千足蟲(chóng)，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(dòng)土壤的主力，因而對(duì)分解和土壤結(jié)構(gòu)有明顯影響。,水生生態(tài)系統(tǒng)的分解者動(dòng)物通常按其功能可分為下列幾類(lèi)：碎裂者，如石蠅幼蟲(chóng)等，以落入河流中的樹(shù)葉為食；顆粒狀有機(jī)物質(zhì)搜集者，可分為兩個(gè)亞類(lèi)，一類(lèi)從沉積物中搜集，例如搖蚊幼蟲(chóng)和顫蚓；另一類(lèi)在水柱中濾食有機(jī)顆粒，如紋石蛾幼蟲(chóng)和蚋幼蟲(chóng)；刮食者，其口器適應(yīng)于在石

42、礫表面刮取藻類(lèi)和死有機(jī)物，如扁蜉蝣若蟲(chóng)；以藻類(lèi)為食的食草性動(dòng)物；捕食動(dòng)物，以其他無(wú)脊椎動(dòng)物為食，如螞蟥，蜻蜓若蟲(chóng)和泥蛉幼蟲(chóng)等。,第四節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的分解,一、分解過(guò)程的性質(zhì) 二、分解者生物 三、資源質(zhì)量 四、理化環(huán)境對(duì)分解的影響 （自學(xué)）,三、資源質(zhì)量,資源的物理和化學(xué)性質(zhì)影響著分解的速率。資源的物理性質(zhì)包括表面特性和機(jī)械結(jié)構(gòu)，資源的化學(xué)性質(zhì)則隨其化學(xué)組成而不同。一般單糖分解很快，一年后失重達(dá)99%，半纖維素其次，一年失重達(dá)90%，然后依次為纖維素、木質(zhì)素、酚。大多數(shù)營(yíng)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(zhì)素則較難分解。,因?yàn)楦B(yǎng)微生物的分解活動(dòng)，尤其是合成其自身生物量需

43、要有營(yíng)養(yǎng)物的供應(yīng)，所以營(yíng)養(yǎng)物的濃度常成為分解過(guò)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(yīng)量。但大多數(shù)待分解的植物組織其含N量比此值低得多，C：N為4080：1。因此，N的供應(yīng)量就經(jīng)常成為限制因素，分解速率在很大程度上取決于N的供應(yīng)。 待分解資源的C：N比?？勺鳛樯锝到庑阅艿臏y(cè)度指標(biāo)。最適C：N比大約是2530:1。,第四節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的分解,一、分解過(guò)程的性質(zhì) 二、分解者生物 三、資源質(zhì)量 四、理化環(huán)境對(duì)分解的影響 （自學(xué)）,四、理化環(huán)境對(duì)分解的影響 （自學(xué)）,溫度和濕度是兩個(gè)主要的理化因子，它們的值越高，分解速度越快。

44、,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(jí)生產(chǎn) 第三節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的次級(jí)生產(chǎn) 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(dòng) 第六節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán),第五節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng), 一、研究能量傳遞規(guī)律的熱力學(xué)定律 二、食物鏈層次上的能流分析 （自學(xué)） 三、實(shí)驗(yàn)種群層次上的能流分析 （自學(xué)） 四、生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析 （自學(xué)） 五、異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的能流分析 （自學(xué)） 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(dòng),一、研究能量傳遞規(guī)律的熱力學(xué)定律 能量是生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)力，是一切生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。一切生命活動(dòng)都伴隨著能量的變化，沒(méi)有能量的轉(zhuǎn)化，也就沒(méi)

45、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(dòng)，能量在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的傳遞和轉(zhuǎn)化規(guī)律服從熱力學(xué)的兩個(gè)定律。,熱力學(xué)第定律： “能量既不能消滅也不能憑空產(chǎn)生，它只能以嚴(yán)格的當(dāng)量比例由一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式”。因此熱力學(xué)第一定律又稱(chēng)為能量守恒定律。對(duì)生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也是如此，如光合作用：太能能輸入了生態(tài)系統(tǒng)，表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)能的固定。 熱力學(xué)第二定律：在封閉系統(tǒng)中，一切過(guò)程都伴隨著能量的改變，在能量的傳遞和轉(zhuǎn)化過(guò)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(wú)序性增加。,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也是如此，當(dāng)能量以食物的形式

46、在生物之間傳遞時(shí)，食物中相當(dāng)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(chǔ)存下來(lái)。所以一個(gè)動(dòng)物在利用食物中的潛能時(shí)常把大部分轉(zhuǎn)化成了熱，只把一小部分轉(zhuǎn)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(yíng)養(yǎng)級(jí)的級(jí)數(shù)一般不會(huì)多于56個(gè)以及能量金字塔必定呈尖塔形的熱力學(xué)解釋。,開(kāi)放系統(tǒng)(同外界有物質(zhì)和能量交換的系統(tǒng))與封閉系統(tǒng)的性質(zhì)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(zhì)和能量輸入和不斷排出熵，開(kāi)放系統(tǒng)便可維持一種穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。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(kāi)放系統(tǒng)。低熵的維持是借助于不

47、斷地把高效能量降解為低效能量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 熱力學(xué)定律與生態(tài)學(xué)的關(guān)系是明顯的：生態(tài)系統(tǒng)與太陽(yáng)能的關(guān)系，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生產(chǎn)者與消費(fèi)者之間及捕食者與獵物之間的關(guān)系都受熱力學(xué)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，熱力學(xué)定律決定著生態(tài)系統(tǒng)利用能量的限度。,事實(shí)上，生態(tài)系統(tǒng)利用能量的效率很低，雖然對(duì)能量在生態(tài)系統(tǒng)中的傳遞效率說(shuō)法不一，但最大的觀測(cè)值是30%，一般說(shuō)來(lái)，從供體到受體的一次能量傳遞只能有520%的可利用能量被利用，這就使能量的傳遞次數(shù)受到了限制，同時(shí)這種限制也必然反映在復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上(如食物鏈的環(huán)節(jié)數(shù)和營(yíng)養(yǎng)級(jí)的級(jí)數(shù)等)。 生態(tài)系統(tǒng)的能量通過(guò)形式轉(zhuǎn)化（光能化學(xué)能熱能）而流動(dòng)。 二

48、、三、四、五、各種能流分析 （自學(xué)）,第五節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng),一、研究能量傳遞規(guī)律的熱力學(xué)定律 二、食物鏈層次上的能流分析 （自學(xué)） 三、實(shí)驗(yàn)種群層次上的能流分析 （自學(xué)） 四、生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析 （自學(xué)） 五、異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的能流分析 （自學(xué)） 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(dòng)概括為如下普適的模型。,根據(jù)以上能流模型的一般圖式，生態(tài)學(xué)家在研究任一生態(tài)系統(tǒng)時(shí)就可以根據(jù)建模的需要著手收集資料，最后建立一個(gè)適于這個(gè)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(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行多變量的生態(tài)系統(tǒng)研究，用計(jì)算機(jī)對(duì)各種生態(tài)

49、系統(tǒng)進(jìn)行模擬，所獲得的結(jié)果，常常和在自然條件下進(jìn)行研究所獲得的結(jié)果非常一致。得出了幾點(diǎn)重要的一般性結(jié)論：能量從一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞到另一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的轉(zhuǎn)化效率大約是10%。在生態(tài)系統(tǒng)能流過(guò)程中，能量從一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)到另一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的轉(zhuǎn)化效率大致是在530之間。平均說(shuō)來(lái)，從植物到植食動(dòng)物的轉(zhuǎn)化效率大約是10%，從植食動(dòng)物到肉食動(dòng)物的轉(zhuǎn)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(jí)生產(chǎn) 第三節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的次級(jí)生產(chǎn) 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(dòng) 第六節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán),第六節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán), 一、生命與元素 二、物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn) 三、生

50、物地化循環(huán)的類(lèi)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(zhì)循環(huán),一、生命與元素 生命的維持不僅依賴(lài)于能量的供應(yīng)，而且也依賴(lài)于各種化學(xué)元素的供應(yīng)。對(duì)于大多數(shù)生物來(lái)說(shuō)，有大約20多種元素是它們生命活動(dòng)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(shù)量就夠了，但是對(duì)某些生物采說(shuō)卻是必不可少的。生物在制造一些更加復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)時(shí)，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(shí)被稱(chēng)為大量元素，而后者則稱(chēng)為微量元素。,大量元素包括（含量超過(guò)生物體干重1%以上的）：碳、氧、氫、氮和磷等。（含量占生物體干重0.21%之間的）硫、氯、鉀、鈉

51、、鈣、鎂、鐵和銅等。 微量元素包括（含量一般不超過(guò)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(zhì)循環(huán),一、生命與元素 二、物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn) 三、生物地化循環(huán)的類(lèi)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(zhì)循環(huán)的特點(diǎn),物質(zhì)循環(huán)是指環(huán)境中的無(wú)機(jī)物被綠色植物吸收轉(zhuǎn)化成有機(jī)物后沿著食物鏈被多次利用后，又被分解者分解成無(wú)機(jī)物返回到環(huán)境中去。生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)又稱(chēng)為生物地化循環(huán)(biogeochemical cycle)。能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的兩個(gè)基本過(guò)程，正是這兩個(gè)基本過(guò)程使生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間和各種成

52、分(非生物成分和生物成分)之間組織成為一個(gè)完整的功能單位。,能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的性質(zhì)不同：能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)最終以熱的形式消散，能量流動(dòng)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(zhì)的流動(dòng)是循環(huán)式的，各種物質(zhì)都能以可被植物利用的形式重返環(huán)境。但這兩個(gè)過(guò)程又是密切不可分的，因?yàn)槟芰渴莾?chǔ)存在有機(jī)分子鍵內(nèi)，當(dāng)能量通過(guò)呼吸過(guò)程被釋放出來(lái)的同時(shí)，有機(jī)化合物就被分解并以較簡(jiǎn)單的物質(zhì)形式重新釋放到環(huán)境中去。,生物地化循環(huán)可以用“庫(kù)”(pools)和“流通率(flux rates)兩個(gè)概念加以描述。 庫(kù)：由存在于生態(tài)系統(tǒng)某些生物或非生物成分中一定數(shù)量的某種化學(xué)物質(zhì)所構(gòu)成的，如在一個(gè)湖泊生態(tài)系統(tǒng)中，水體

53、中磷的含量可以看成是一個(gè)庫(kù)，浮游植物中的磷含量是第二個(gè)庫(kù)。這些庫(kù)借助有關(guān)物質(zhì)在庫(kù)與庫(kù)之間的轉(zhuǎn)移而彼此相互聯(lián)系。 流通率：物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)單位面積(或單位體積)和單位時(shí)間的移動(dòng)量就稱(chēng)為流通率。,周轉(zhuǎn)率(turnover rates)：就是出入一個(gè)庫(kù)的流通率(單位天)除以該庫(kù)中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)總量：,周轉(zhuǎn)時(shí)間(turnover times) ：就是庫(kù)中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)總量除以流通率。,周轉(zhuǎn)時(shí)間表達(dá)了移動(dòng)庫(kù)中全部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)所需要的時(shí)間。周轉(zhuǎn)率越大，周轉(zhuǎn)時(shí)間就越短。大氣圈中二氧化碳的周轉(zhuǎn)時(shí)間大約是一年多一些，大氣圈中分子氮的周轉(zhuǎn)時(shí)間約近100萬(wàn)年，而大氣圈中水的周轉(zhuǎn)時(shí)間只有10.5天。 生物地化循環(huán)在受人類(lèi)干擾以前，

54、一般是處于一種穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，這就意味著對(duì)主要庫(kù)的物質(zhì)輸入必須與輸出達(dá)到平衡。這種平衡是通過(guò)全球的物質(zhì)循環(huán)，也就是生物地化循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。,第六節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán),一、生命與元素 二、物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn) 三、生物地化循環(huán)的類(lèi)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(lèi)型,生物地化循環(huán)可分為三大類(lèi)型，即水循環(huán)，氣體型循環(huán)(gaseous.cycles)和沉積型循環(huán)(sedimentary cycles)。 氣體型循環(huán)：物質(zhì)的主要儲(chǔ)存庫(kù)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(zhì)，其分子或某些化合物常以氣體形式參

55、與循環(huán)過(guò)程，屬于這類(lèi)的物質(zhì)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(zhì)主要是通過(guò)巖石的風(fēng)化和沉積物的分解轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀簧鷳B(tài)系統(tǒng)利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而海底沉積物轉(zhuǎn)化為巖石圈成分則是一個(gè)緩慢的、單向的物質(zhì)移動(dòng)過(guò)程，時(shí)間要以數(shù)千年計(jì)。這些沉積型循環(huán)物質(zhì)的主要儲(chǔ)存庫(kù)是土壤、沉積物和巖石，而無(wú)氣體形態(tài)，因此這類(lèi)物質(zhì)循環(huán)的全球性不如氣體型循環(huán)表現(xiàn)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(zhì)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(zhì)，它從巖石中釋放出來(lái)，最終又沉積在海底并轉(zhuǎn)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(diǎn)，但都受到能流的驅(qū)動(dòng)，并都

56、依賴(lài)于水的循環(huán)。 生物地化循環(huán)過(guò)程的研究主要是在生態(tài)系統(tǒng)水平和生物圈水平上進(jìn)行的。重點(diǎn)是研究這些元素在整個(gè)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(guò)程，如在生產(chǎn)者、植食動(dòng)物、肉食動(dòng)物和分解者等各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之向的交換。,第六節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán),一、生命與元素 二、物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn) 三、生物地化循環(huán)的類(lèi)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(duì)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(gòu)成的，而且各種生命活動(dòng)都離不開(kāi)水。水在一個(gè)地方將巖石浸蝕，而在另一個(gè)地方又將浸蝕物沉降下采，久而久之就會(huì)帶來(lái)明顯的地理

57、變化。水中攜帶著大量的多種化學(xué)物質(zhì)(各種鹽和氣體)周而復(fù)始地循環(huán)，極大地影響著各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在地球上的分布。除此之外，水對(duì)于能量的傳遞和利用也有著重要影響。,水的循環(huán),四、水的全球循環(huán),水和水的循環(huán)對(duì)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(gòu)成的，而且各種生命活動(dòng)都離不開(kāi)水。水在一個(gè)地方將巖石浸蝕，而在另一個(gè)地方又將浸蝕物沉降下采，久而久之就會(huì)帶來(lái)明顯的地理變化。水中攜帶著大量的多種化學(xué)物質(zhì)(各種鹽和氣體)周而復(fù)始地循環(huán)，極大地影響著各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在地球上的分布。除此之外，水對(duì)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(xiàn)是從地球表面通過(guò)蒸發(fā)進(jìn)入大氣圈,同時(shí)又不斷從

58、大氣圈通過(guò)降水而回到地球表面(p.258圖536)。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(gè)相反的過(guò)程就達(dá)到了一種平衡狀態(tài)。蒸發(fā)和降水的動(dòng)力都是來(lái)自太陽(yáng)，太陽(yáng)是推動(dòng)水在全球進(jìn)行循環(huán)的主要?jiǎng)恿?。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(guò)江河源源不斷輸送給大海，以彌補(bǔ)海洋每年因蒸發(fā)量大于降水量而產(chǎn)生的虧損。生物在全球水循環(huán)過(guò)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(guò)呼吸和蒸騰作用又把大量的水送回了大氣圈。,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(jié)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(jié)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(mǎn)地球表面50米厚。雖然地球的全年降水量多達(dá)5.21017千克(或5.2108立方千米)，約等于大氣圈含水量的35倍，平均