生物圈与生态系统.ppt
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1、生物圈与生态系统,第一节 生物圈与生物多样性第二节 生态系统的基本结构和特征第三节 生态系统的基本功能第四节 生态系统的反馈调节和生态平衡第五节 生态系统的主要类型,第一节 生物圈与生物多样性,一、生物圈二、生物多样性,一、生物圈,1、概念 地球上所有生物及其生活环境的总称。2、范围平流层下层对流层水圈岩石圈上层地面以上最大高度23Km,地面以下最深12Km。,二、生物多样性,概念:地球上动物、植物、微生物的纷繁多样性和 它们的遗传及变异。,第二节 生态系统的结构和特征,一、生态系统的概念二、生态系统的组成成分三、生态系统的结构四、生态系统的基本特征五、生态系统的类型,一、生态系统的概念,在一
2、定空间范围内的全部生物和非生物成分之间,构成一个不可分割的,具有能量转换、物质循环和代谢功能的生态学单位。生态系统=生物群落+环境,二、生态系统的组成成分,太阳辐射 非生物组分 无机物质 有机物质生态系统 土壤 生产者(producters)生物组分 消费者(consumers)分解者(reducers),第三节 生态系统的功能,一、生态系统的生物生产二、生态系统中的能量流动三、生态系统中的物质循环,一、生态系统的生物生产,1、初级生产量 也叫第一性生产量,是绿色植物通过光合作用所固定的能量。2、总第一性生产量 地表绿色植物在一年内所生产的全部有机物。,3、净第一性生产量 第一性生产量中除去植
3、物用于呼吸和代谢部分后剩余的有机物质。净第一性生产量=第一性生产量 植物自身消耗的有机物4、生物量 单位面积上的生物现存量。包括全部动物、植物和微生物的有机物质,即干物质。,二、生态系统中的能量流动,1、食物链2、营养级3、食物网4、生物学金字塔5、能量流动的特点,食物链,生物之间通过吃与被吃的食性关系,相互结成一个整体。,食物链分类:活食性食物链 植物食叶昆虫蜘蛛小鸟鹰 腐食性食物链动植物尸体、排泄物真菌、细菌CO2、水、矿物质、热能,营养级,食物链上的每一个环节就是一个营养级。自然界中的每个生物种群都处在一定的营养级上,但也有一些种群可以处于几个营养级。,食物网,食物网与生态系统的平衡。,
4、生物学金字塔,林德曼效应:也叫十分之一定律,即每个营养级的能量大约有1/10传递到下一个营养级。,能量流动的特点,生态系统内能量流是单向的。,生产者,消费者,还原者,腐生生物分解和呼吸,消费者呼吸,生产者呼吸,光和作用,三、生态系统中的物质循环,物质循环:参与合成生物有机体的各种营养元素在 生物和非生物环境之间进行的循环过程。1、物质循环的类型2、物质循环的库与流3、生态系统内能流与物流的关系4、物质循环过程,1、物质循环的类型,地质大循环和生物小循环 地质大循环 生物小循环气相型循环和沉积型循环 气相型循环 沉积型循环,气相型循环(gaseous type cycles),碳、氮、氧等元素:
5、水圈大气圈植物,沉积型循环(sedimentary cycles),矿物元素地壳植物环境沉积岩石,2、物质循环的库与流,库(pool)物质在循环过程中被暂时固定、存储的场所。植物库 动物库 大气库 土壤库 水体库,交换库,储存库,流(flow)物质在库与库之间的准一运动状态。能量流 物质流 信息流,3、生态系统内能流与物流的关系,能量流是物质流的动力物质流是能量流的载体,4、物质循环过程,碳循环氮循环磷循环硫循环氧循环水循环,碳循环,碳是地球上储量最丰富的元素之一,广泛地分布于大气、海洋、地壳沉积岩和生物体中。同时碳又是有机化合物的基本成分,是构成生命体的基本元素。二氧化碳问题 碳的地球化学循
6、环 碳的生物循环,二氧化碳问题,自然界的碳循环处于一种均衡的状态,使地球的环境基本保持不变。然而人类对煤、石油和天然气等含碳能源的大量开采利用,致使更多的CO2被排入大气。CO2能吸收地表的红外辐射,是一种典型的温室气体。,18801980温度与大气中CO2浓度的关系,碳的地球化学循环,在风化过程中,沉积物中的碳有两种循环方式:干酪根与氧反应产生二氧化碳 MgCO3、CaCO3受地下水溶解产生Ca2+、Mg2+和HCO3-由地下水带入海洋 浮游生物和珊瑚摄取Ca2+和HCO3-构成CaCO3骨骼 生物死亡之后,碳酸钙就沉积在海底,碳的生物循环,大气中的CO2被植物吸收通过光合作用转变成有机物质
7、通过呼吸作用和细菌分解作用转换为CO2进入大气,氮循环,氮在地球大气圈、岩石圈和生物圈都有分布:大气中氮的储量最为丰富;地壳中的氮是常见元素之一;生物圈中的氮最少,但对生命体有决定性的作用。,固氮作用,通过闪电、宇宙射线、火山爆发活动的高能固 氮,形成氨或硝酸盐;工业固氮;生物固氮:根瘤菌、蓝藻等固氮,占地球固氮 的90%。,氮循环示意图,大气N2,闪电固氮菌蓝藻,硝酸盐,反硝化细菌,植物体-动物蛋白,残体及含氮排泄物,氨化作用,氨,硝化作用,返回,氨化作用,由氨化细菌和真菌的作用将有机氨(氨基酸和核酸)分解为氨化合物。硝化作用 氨化合物被亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。反硝化
8、作用 也称脱氨作用,反硝化细菌将亚硝酸盐转变为氮气。,返回,磷循环,磷的作用生态系统中的磷的来源 磷酸盐岩石和沉积物 鸟粪和动物化石磷循环示意图,磷的作用,磷是有机体不可缺少的元素;生物细胞内发生的一切生物化学反应中的能量转 移都是通过高能磷酸键在二磷酸腺苷(ADP)和 三磷酸腺苷(ATP)之间的可逆转化实现的;磷是构成核酸的重要元素。,磷循环示意图,磷酸盐岩石鸟粪动物化石,侵蚀开采,溶解磷酸盐,浮游植物,鸟和鱼,植物,动物,海洋沉积物,分解,陆地生态系统,磷酸盐进入水体和土壤,供植物吸收利用,然后进入食物链,这些磷的大部分随水流失到海洋的沉积层中。因此,在生物圈内,磷的大部分只是单向流动,形
9、不成循环。磷酸盐资源也因而成为一种不能再生的资源。,硫循环,岩石(黄铁矿黄铜矿),土壤,生物体,大气(H2S),海洋,风化剥蚀,氧化,降水,地表径流,沉积,残体腐烂,残体腐烂,酸雨问题,地表的硫以挥发性气体的形式进入大气,又随降水而回到地表,这是全球硫循环中的一个子循环。由于燃烧含硫燃料和熔炼有色金属,大量SO2进入大气。目前大气中所含的SO2,2/3来源于自然界,1/3来自人类的活动。在大气尘埃中Fe、Mn等金属的催化下,SO2一部分转化为SO3并遇水气而生成硫酸,形成酸雨。我国的西南地区已经成为世界三大酸雨灾害区之一(西欧,北美和东南亚)。,第四节 生态系统的反馈调节和生态平衡,一、生态平
10、衡 又称“自然平衡”,就是在一定时间内,一个成熟的生态系统在生产、消费和分解之间,即物质和能量的输入输出之间,接近平衡状态。二、生态系统的反馈调节,生态系统的反馈调节,反馈:当生态系统中某一成分发生变化的时候,它 必然会引起其它成分出现一系列的相应变化,这些变化最终又反过来影响最初发生变化的 那种成分。反馈有两种类型:1、负反馈2、正反馈,负反馈,负反馈的作用是使生态系统达到和保持平衡,反馈的结果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。,正反馈,正反馈的作用与负反馈相反,即生态系统中某一成分的变化所引起的其它一系列的变化,反过来加速最初发生的变化。因此正反馈使生态系统远离平衡状态。例:
11、如果湖泊受到污染,鱼类就会死,鱼体死亡腐烂后又会进一步加重污染并引起更多鱼类死亡。因此,正反馈具有极大的破坏作用,但是它常常是爆发性的,所经历的时间也很短。从长远看,生态系统中的负反馈和自我调节将起主要作用。,第五节 生态系统的主要类型,一、概述二、森林生态系统三、草原生态系统四、荒漠生态系统五、湿地与水域生态系统六、农业生态系统七、城市生态系统,一、概述,1、影响陆地生态系统分布的因素纬度经度海拔2、陆地生态系统的分布规律纬度地带性经度地带性垂直地带性,返回,二、森林生态系统,1、热带雨林生态系统2、亚热带常绿阔叶林与常绿硬叶林生态系统3、夏绿阔叶林生态系统4、北方针叶林生态系统,1、热带雨
12、林(rain forest)生态系统,分布区域气候特征土壤的特征植被特征,分布区域,热带雨林占现存森林面积的一半,是目前地球上面积最大、对维持人类生存环境起作用最大的森林生态系统。热带雨林分布于赤道两侧20。以内地区:非洲刚果盆地及西非沿岸 南美洲的亚马逊河流域 东南亚印尼、菲律宾棉兰老岛,全球热带雨林分布,我国热带雨林分布:云南、台湾、海南,气候特征,全年高温,年平均气温在26摄氏度以上;全年多雨,年雨量可达3000毫米以上,且全年 雨量分配平均;日温差和年温差小;相对湿度高。,土壤的特征,富铝化作用和淋熔作用强烈,红壤或砖红壤;养份主要集中在表土,底土贫瘠,且为酸性;土层深厚,有些地区可达
13、50米,植被特征,种类组成极为丰富 组成热带雨林的高等植物有45000以上。全世界的有花植物近25万种,其中有17万种生长在热带。群落结构复杂 乔木层、灌木层、藤本植物、附生植物。乔木的特殊构造 板状根、裸芽、茎花等。无明显季相交替,返回,板状根,返回,茎花,植物直接在无叶的茎上开花和结果,这是雨林下层小乔木得不到充分阳光的一种适应,这种适应使花得以展现于喜阴的蝶类面前而完成传粉过程。,返回,2、亚热带常绿阔叶林与常绿硬叶林生态系统,分布区域气候特征,分布区域,亚热带常绿阔叶林 位于南北纬25。40。大陆东岸,其中我国的常绿阔叶林分布面积最大、发育最为典型。亚热带常绿硬叶林(Evergreen
14、 sclerophyllous forest)位于南北纬25。40。大陆西岸,占森林面积的20%,包括欧亚大陆西岸、地中海沿岸、北美加利福利亚、澳大利亚西南部等。,气候特征,亚热带常绿阔叶林 分布于亚热带湿润气候地区,具明显的季风特征。夏季炎热而潮湿,冬季干寒,水热同期,年雨量在1000mm以上。降水分配不均,冬季降水少,但无明显干旱。亚热带常绿硬叶林 是在地中海气候下发育的一种植被类型。,3、夏绿阔叶林生态系统,分布区域气候特征群落特征,分布区域,北美大西洋沿岸;西欧和中欧海洋性气候的温暖区域;亚洲东部,包括中国、朝鲜和日本。在南半球,由于没有适宜的条件,夏绿阔叶林分布极少。,气候特征,夏绿
15、阔叶林(summergreen broad-leaf forest)是温带湿润半湿润气候下的地带性植被类型之一。我国的夏绿阔叶林分布区,由于受到季风的明显影响,气候夏热冬寒比较显著,且雨水多半集中在夏季。,群落特征,革质叶占多数,表面光泽,有蜡质层,且常与光线照射方向垂直,所以也称照叶林;群落外貌终年常绿,一般呈暗绿色,林相整齐,由于树冠浑圆,林冠呈微波状起伏;群落的结构可分为乔木层、灌木层和草本层三个基本层次;植物净生产量接近海洋全部年产量。,4、寒温性针叶林生态系统,又称泰加林或北方针叶林(boreal conife-rous forest)。分布区域气候特征群落特征,分布区域,主要分布于
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