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2021/2/7 * 一、物质循环的主要特点 2 物质循环是个复杂的过程 主要是: (1)介质多样 物质在陆地生态系统和水域生态系统中的循环存在着明显差别 (2)涉及的元素众多,形态变化大 如在不同的条件下Cu有7种形态。形态不仅决定该元素在环境中的物理化学稳定性,而且具有不同的生物学意义。 (3)有多种化学作用 物质在循环中不断氧化、还原、组合、分解,在过程中受到温度、湿度、酸碱度以及土壤母质等物理化学性质的作用,而影响物质的转化过程。 2021/2/7 * 一、物质循环的主要特点 3 库与流通率 物质在环境中都存在一个或多个储存场所,其数量大大超过结合在生物体的数量,这些储存场所就称为库(pool)。 库有两种:储存库(reservoir pool)和交换库(exchange pool)。 储存库特点是库容量大,元素在库中的滞留的时间场,流动速率小,多属于非生物成分。岩层中含碳量很大,可以看做是一个库。 交换库容量小,元素滞留时间短,流速较大。 流通率(flux rate)指物质在生态系统中单位时间单位面积流动的数量,指单位时间、单位面积内通过营养物质的绝对值。 2021/2/7 * 一、物质循环的主要特点 4 生物地化循环的类型 从整个生物圈的观点出发,尽管化学元素各有其特征,但根据其属性,生物地化循环可分成3种主要的类型:水循环、气体型循环(gaseous type)和沉积型循环(sedimentary type) 生物地化循环的研究主要在个别生态系统和全球生态系统两个层次上进行。 在个别生态系统层次上(如湖泊、森林、水库),主要是研究某种营养物质的循环途径、速率及其作用。 在全球生态系统层次上,重点是研究某种营养物质在全球范围内的和运动以及在该系统内生物和非生物成分之间的交换过程、速率等。 2021/2/7 * 二、水循环是物质循环的核心 1 水循环的生态意义 水是所有营养物质的介质 水是物质的良好溶剂 水是地质变化的动因之一 2 水循环的驱动力 水为什么能循环呢? 水循环的能量动力学分析表明,是太阳能驱动了全球水循环。 植物在水循环中的作用是巨大的。陆地植被每年蒸腾水量几乎相当于陆地蒸发蒸腾的总量。这就增加了空气中的水分,促进了水的循环。 海洋和陆地在太阳光的照射下,不断蒸发水分。大气上空的气流实际是空中巨大的“河流”,其中有一部分以雨雪的形式降落。 2021/2/7 * 三、生态系统营养的收支 1 营养物质的输入 主要包括3个方面: (1)降水过程 尘埃、气雾、雨雪等江水过程可带来多种元素。 (2)生物固氮作用 通过固氮菌将大气中的N直接加以固定。如豆科植物的根瘤菌形成根瘤。 (3)植物的直接吸收。由于母岩的分解,多种化学元素得到释放,植物根能扎到土壤而直达母岩处,吸收所需的多种元素,并将这些元素送到地上部分的各个器官;经过植物利用后,这些元素中的一部分又被枯枝落叶重新带回地面。 2021/2/7 * 2 营养物质的输出 主要有:排水和人为活动两个途径。 1953年Viro等提供了排水中营养元素的损失的数据,在美国的一个黄衫林中,每年每公顷林地输出的元素量为:N:0.6kg; P: 0.02 kg; K:1.0kg ; Ca:4.5 kg 人为活动导致元素的损失是常常发生的。在收割中等收成的小麦时,每年从土壤带走营养元素的数量分别是:N: 70kg/ha; P 30kg/ha; K 50kg/ha; Ca 30kg/ha。 2021/2/7 * 第六节 生态系统的能量流动 一、能流在生态系统中流动的特点 1 能量在生态系统中是变化着的 2 能量是单向流 3 能量在生态系统内的流动时不断递减的过程 4 能量在流动,质量逐渐提高 2021/2/7 * 二、能量流动的途径 两类食物链是能流的主要途径 能量流动以食物链作为主线,将绿色植物与消费者之间进行能量代谢的过程有机地联系在一起。 生态系统最主要的两类食物链:牧食食物链和碎屑食物链 2021/2/7 * 四、食物链长度 Pimm(1982)和Cohen(1990)先后对100多个食物链进行了分析,表明大多数食物链有三个或四个营养阶层,而有五个或六个的营养阶层比例很小。 能量流假说 较为普遍的观点认为,食物链长度之所以不能太长,是受到能量流动损失和捕食者能量最低要求的限制。太少的能量无法维持顶位捕食者种群。能量流(energetic hypothesis)假说认为只要有较高的初级生产力系统,食物链就可能变得更长。 2021/2/7 * 第三讲 生态系统生态学 第一节 生态系统生态的研究内容和特点 一、生态系统生态学概念 定义:是研究生态系统的
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