自然资源生态过程.ppt

营养级关系 第三十页，共六十页，2022年，8月28日 从资源过程的角度看，复杂的物种网络给我们的启示： 当人们把某一物种看作资源来使用时，必然在生态系统中引起一系列变化。复杂性,后果很难预测. 第三十一页，共六十页，2022年，8月28日 自然资源生态过程中的无机物 几种重要无机物 自然界90种天然化学元素中，有30—40种是生物有机体所必须的。它们对生物的供给来自若干经历不断循环的元素和化合物。 碳，氢，氧，氮，磷，硫，钙，钠，钾，镁，铁，锰，硼等 第三十二页，共六十页，2022年，8月28日 自然资源生态过程中的无机物 几种重要无机物来源 大气圈 岩石 水的作用 无机物循环及其中的重要环节 在天然状态下，营养物质流大部分保存在生态系统内，少部分由径流带出系统外。生命物质对保存基本营养元素的重要作用 真菌 动物 林火 先锋演替物种 第三十三页，共六十页，2022年，8月28日 基本元素在陆地生态系统中的流动和储存（Simmons, 1982） 第三十四页，共六十页，2022年，8月28日 生态系统中自然资源的整体性与动态性 生态系统中自然资源的整体性 自然资源生态过程的高度动态性 人类已成为最活跃、重要动因 第三十五页，共六十页，2022年，8月28日 一、热力学第二定律与熵 热力学第二定律：所有正转变其形式的能量都倾向于转变成热能而消散。在更普遍的意义上可作如下陈述：在一个封闭系统中，当任何过程中所有的贡献因子均被考虑时，熵总是增加的，而且是一种单方向的不可逆过程。简单的说，熵是表示物质系统状态的一种度量，用它来表征系统的无序程度。熵（entropy）的外文原名意义是转变，指热量转变为功的本领。其量纲是能量被温度除，单位可用“焦/开”（J/K）。如果一个物体的绝对温度为T，当对其加进热量ΔQ时，该物体的熵（记为ΔS）： ΔS=ΔQ÷T 第三十六页，共六十页，2022年，8月28日 热力学第二定律指出：热量总是由温度较高的物体向温度较低的物体流动，而不能自发的由低温物体向高温物体流动。在封闭系统中实际发生的过程，总是使整个系统熵增大，自发的由有序到无序，使系统由非均衡态趋于均衡态。均衡态的特征是熵最大、系统最无序。熵是物质系统的热力学态函数，其值与系统间以做工的方式传递的能量有关。能量固定的一个系统，当其熵等于零时，可以转化为功的能量等于他的全部能量；熵达最大时可以转化为功的能量等于零。因此，可以把熵看作有效能的测度，即熵越大，有效能越小，熵越小，有效能越大。同时熵也是有序程度的测度，熵越大，系统越是混乱无序，熵越小，系统越是有序。 第三十七页，共六十页，2022年，8月28日 自然资源过程中，参与者包括无生命系统、有生命系统，特别是以人类社会经济活动为中心的人类生态系统成分。这样，在资源系统的动态变化中，既有热力学第二定律的熵增特点，也有“生命机”工作中的负熵增特点。 第三十八页，共六十页，2022年，8月28日 自然资源与熵 自然资源：具有结构、非均匀、有序分布的物质与能量，负熵的集聚 资源利用：负熵的消耗 第三十九页，共六十页，2022年，8月28日 二、生态系统的耗散结构 按照热力学第二定律，宇宙的熵在不断增加，越来越多的能量不能再转化为有效能了，宇宙将走向死寂。然而生态系统是开放的，他不断与外界交换能量与物质，产生负熵流，使系统总熵不增长，这样开放系统就能够远离均衡态而产生有序稳定的结构，这就是耗散结构。耗散结构论认为，一个远离均衡态的开放系统，在外界条件变化达到某一特定阈值时，量变可以引起质变；系统通过与外界不断交换物质能量，可以从原来的无序状态变化为一种时间、空间或功能上的有序状态，这种非均衡状态下的新的有序结构，就叫做耗散结构。耗散的含义正在于这种结构的产生、维持和发展的根源是物质和能量的耗散。 第四十页，共六十页，2022年，8月28日 生态系统中的耗散结构 1、熵变 在一个开放系统中 ds=dis＋des 其中：ds为系统总熵变, dis为系统内部熵变 des为系统与外界进行交换而产生的熵 开放系统 input input 第四十一页，共六十页，2022年，8月28日 (1) 当dis=des，则ds=0 意味着开放系统可通过外界输入的负熵抵销系统内部正熵的产生，使系统维持稳定。 （2）当dis≤－des，则ds＜0 意味着系统将进一步向有序化方向演化。 第四十二页，共六十页，2022年，8月28日 自然资源生态过程 第一页，共六十页，2022年，8月28日 第一节 生态学基本概念 第二节 自然资源生态过程中的能量与物质