第二节生态系统的基本功能.ppt

第二节 生态的基本功能 一、生物生产 二、生态系统的能量流动 三、生态系统的物质循环 四、生态系统的信息传递 五、生态系统的自我调节 一.生物生产 1.生态系统的初级生产 2.生态系统的次级生产 1.生态系统的初级生产 初级生产力：单位面积植物初级生产者形成自身生物量的速率。（J/m2﹒d）（t/hm2﹒a) 总初级生产力(GP) ：植物光合作用所固定的太阳能的总量。 净初级生产力(NP):总初级生产力与呼吸消耗量（R）的差值。 NP=GP-R 初级生产量的变化 1垂直变化 2随群落的演替而变化 2.生态系统的次级生产 概念：在被消费者同化的能量中，用于生长繁殖的部分为次级生产力。次级生产力由以下三个方面决定： 1、利用率(CE)：一个营养级食物摄入量In占上一营养级被食生物可利用量Pn-1的百分比。 Ce= In/ Pn-1﹒100% 2、同化率(AE)：吸收同化量An占摄取食物量In的百分比。 Ae= An/ In﹒100% 3、生产效率(Pe):新产生的生物量(Pn=An-Rn)占被同化能量(An)的百分比。 Pe=Pn/ An﹒100% 对一个动物种群来说，其能量收支情况可以用下列公式表示 P=C-FU-R 其中C为动物从外界摄食的能量；FU为粪尿能量；R为呼吸能量；P为净次级生产量。 初级生产与次级生产的关系 次级生产依赖于初级生产，两者在生态系统中成正相关关系； 在统一生态系统中次级生产力小于初级生产力； 高一营养级的次级生产力小于低一营养级的生产力，整个生态系统成营养金字塔。 原因：一个营养级内有机物不是100％可以取食，相邻营养级之间取食率小于100％，同化率小于100％，生产率小于100％。 生产力与生物量的关系 生产量和生物量是两个有区别的概念，生产量含有速率的概念，是指单位时间单位面积上的有机物生产量；而生物量是指在一定调查时刻单位面积上积存的有机物质。 二、生态系统的能量流动 能量流动的概念 能量在生物与环境之间、生物与生物之间的传递与转换过程。 能量流动过程与热力学定律 （一）能量传递与热力学定律 能量在生态系统内的传递和转化规律服从热力学第一定律和热力学第二定律。 能量流动的特点 1.能量流是变化的 2.能量流是单向的 3.能量在生态系统内流动过程是不断递减的过程 4能量在流动中质量逐渐提高 5.遵循热力学第一定律，能量守恒 6.遵循热力学第二定律。能量转移和转换会导致生态系统自由能流失而减少，部分被用来做功，导致系统的负熵减少，无序性增加。 三、生态系统的物质循环 生物从环境（大气圈、水圈、土壤岩石圈）中获得的营养元素，经过食物链在生物之间流动，最后由分解者分解回归于环境，部分元素又可以重新被植物吸收利用，再次进入食物链，如此反复。 物质循环的模式 库：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物质所构成。 流通率：物质或能量在单位时间，单位面积内的转移量。 要表示一个特定的流通过程对有关库的相对重要性，常用周转率或周转时间来表示。 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 物质循环的类型－按范围分类 1.生物化学循环：营养元素在植物体内的在分配。如根据生理功能需要、器官衰老死亡前转移（有效成分损失可减少50％以上）等。范围小，周期短。 2.生物地球化学循环：指化学物质在生物圈中的生物3.地球化学部分与非生命环境之间的转移、转化等往返过程。 3.地球化学循环：化学元素在不同生态系统之间甚至整个生物圈内的循环。范围大、周期长。 生物地球化学循环 三大类： 1.水循环 2.气体型循环 3.沉积型循环 水循环 水循环是物质循环的核心，是生态系统中物质运动的介质，没有水循环就没有生物地化循环。水也是地质侵蚀的动因，一个地方侵蚀另一个地方沉积，都与水循环相联系，因此了解水循环是理解生态系统物质循环的基础。 水循环 碳循环 碳对生物和生态系统的重要性仅次于水。植物通过光合作用从大气中摄取碳的速率和通过呼吸作用把碳释放给大气的速率大体相同。碳循环的基本路线是从大气储存库 到植物和动物，再从动植物通向分解者，最后又回到大气中去。 氮循环 在自然界，氮元素以分子态（氮气）、无机结合氮和有机结合氮三种形式存在。大气中含有大量的分子态氮。但是绝大多数生物都不能够利用分子态的氮，只有象豆科植物的根瘤菌一类的细菌和某些蓝绿藻能够将大气中的氮气转变为硝态氮（硝酸盐）加以利用。植物只能从土壤中吸收无机态的铵态氮（铵盐）和硝态氮（硝酸盐），用来合成氨基酸，再进一步合成各种蛋白质。动物则只能直接或间接利用植物合成的有机氮（蛋白质），经分解为氨基酸