湖南大学 环境生态学导论 第四章 生态系统.ppt

第四章 生态系统 若土壤中养分不足，会影响植物的生产力，这是很直接的，但施肥可补偿养分的不足。对于系统内的营养元素，如果没有人为的因素和自然的因素将系统中的营养元素移出该系统，系统的营养元素是处于平衡状态的。 淋溶作用对养分的归还有很大的作用，以钾和钠两个元素为例，从叶子和树皮淋洗进入土壤的量，比落叶归还到土壤中的量要大。氮侧相反，因为流径植物表面的氮会被树皮和叶上的地衣、藻类和细菌所吸收，这种现象在水生植物群落中也存在，许多养分往往在归还到土壤之前，便被植物表面吸附。 大量的有机碳以凋落物的形式落在林地，然后被土壤动物、细菌和真菌，即被还原者腐烂、分解释放出养分归还给土壤。林内的凋落物的分解速度与养分的释放速度和环境温度关系非常密切。在寒冷气候下比热带气候下腐烂的速度慢。如北方针叶林凋落物分解一半就需要十多年，温带落叶趾湍戏剿闪衷蛐枰1年或几年，而在热带只需要几个月。 生态系统中营养元素的生物循环，是维持有机物质循环的主要过程之一，又是影响生产力的重要参数。所谓生物循环是指土壤与动植物之间营养元素的周期性循环。该循环由三个过程来完成。 吸收：指植物根系吸收养分； 存留：指每年增长的生物量中的养分； 归还：指脱落下来的凋落物。包括叶、果、死枝以及雨水淋洗的养分；归还量也可发生在根部，如外渗和分泌等。 存留量是从测定生物量的年变化（年增长量）及其各器官和组织的化学成分所获资料推算。归还量是从凋落物内的化学成分推算而来。凋落物可以再分为存留量和分解释放量，凋落物只有分解后才能为根系再吸收，因此分的快慢，影响整个生物循环的速度。吸收量是指前述两个数值的总和： 吸收量＝存留量＋归还量 ⒋ 有毒物质循环 进入生态系统的有毒物质，与营养物质一样，要参与生态系统的物质循环。有毒物质在食物链营养级上进行循环流动时，在生物体内有浓集现象产生。这些有毒物质在代谢过程中不排除，而被生物有机体同化，长期停留在体内，造成有机体中毒、死亡。 1）汞 汞化合物是非常有毒的物质，由于工业等原因，不断进入生态系统，以痕量出现在大气、土壤和岩石中，以及植物和动物组织中。在水中的浓度很低，不到1ppb，但在动植物组织中能够浓集，正常情况下，海藻中可达100ppb，在鱼体中可达1122ppb。水中汞浓度偏高时对人有危害作用，在日本的水俣事件中，螃蟹体中含汞24ppm，受害人的肾中含汞14ppm。 汞的有机化合物特别有害，排入水中的汞被细菌或其它形式转变成甲基汞和乙基化合物后，进入水生生态系统食物链，人类通过吃水生动植物，将有机汞转入人体，最后中毒身亡。 2） DDT DDT是一种高效杀虫剂，进入农业生态系统后，参与循环，但由于广泛的使用，甚至滥用，通过水体和水体中有机体广泛散布，现在已成为全球性的分布。使用DDT最严重的后果是DDT不溶于水，但溶于脂肪，DDT分子进入各种动植物脂肪，而被带到各处。 DDT在动植物体中是高度浓集的物质，随营养级的流动，DDT在各营养级成百倍、千倍、万倍，甚至百万倍地浓集。例如捕鱼鸟组织中的DDT含量，比周围水体中的DDT含量高一百万倍。危害极大。虽已成为禁止生产品，但危害依在。 一、生态系统的演替 第一节 生态系统的结构 生态系统是动态的系统，与植物群落的演替系列一样，处于不断变化和发展之中。生态系统的动态包括演替和进化。 生态系统的结构和功能，随时间的改变就是演替或生态演替(ecological succession)。生态系统演替发生的原因，总是系统内部的发展过程与加给的物理力量相互作用的结果。以前者为动因的演替，称为内因演替；以后者为动因的演替，称为外因演替。 演替过程所涉及的有机体的变化、所需时间以及达到的稳定性程度，取决于地理位置、气候、水文、地质以及其它物理因素。但演替过程本身是生物学的，不是物理学的，物理环境只能决定改变的模式，而不是引起这种改变的原因。但是强大的物理因素干扰，以及人类过度的开发和污染物的输入，则抑制或终止演替过程。 E.P.Odum关于生态系统随时间而演替的可预期的三个演替阶段或三种状态如下： （1）正过渡状态(Positive transient state) 亦称增长系统(Growth system)，即该系统能量的输入超过输出，总生产量(Pg)超过总呼吸量（R），即Pg/R＞1，则多余的能量参与系统内部结构的改变，使系统增大。 （2）负过渡状态(Negative transient state) 亦称衰老系统(Aging system)，即输出的比输入的多，即Pg/R＜1，以致库存量消耗的速度超过被补充的速度，结果使该系统变小。 （3）稳定状态系统亦称平衡系统，即该系统输入和输出相等，即Pg/R＝1。在这种情况下，没有净生产量，生物量没有净增长，生物量对每天生产率的高比率，意味着缓慢的