(精选)植物生态学第五章 生态系统2课件.pptVIP

第五章 生态系统(2) 第五章 生态系统 一、生态系统(ecosystem)的结构 二、生态系统的能量流动 三、生态系统的物质循环 四、生态系统中的信息及其传递 五、生态系统的变化 六、维护生态系统的相对平衡 三．生态系统的物质循环 生态系统的物质循环又称生物地球化学循环(biogeo-chemical cycle)。它是指无机化合物和单质通过生态系统的循环运动。 （一）物质循环的模式及类型 （二）水循环 （三）碳循环 （四）氮循环 （五）有毒有害物质循环 （六）生态系统物质循环与能量流动的关系 三．生态系统的物质循环 （一）物质循环的模式及类型 生态系统中的物质循环可以用库（Pool）和流通（flow）两个概念加以概括。 库是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化合物所构成。 物质在生态系统中的循环实际上是在库与库之间彼此流通的。 流通量是指单位时间、单位面积内通过的营养物质的绝对值。用周转率（turnover rate）和周转时间（turnover time）表示有关库的相对重要性。 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 周转时间表达了移动库中全部营养物质所需要的时间。 生物地球化学循环分三大类型：水循环（water cycle）、气体型循环（gaseous cycle）和沉积型循环（sedimentary cycle）。 三．生态系统的物质循环 （三）碳循环 全球碳贮存量约为26×1015吨，绝大部分以碳酸盐的形式禁锢在岩石圈中。生物可直接利用的碳是水圈和大气圈中以CO2形式存在的碳。 1、碳循环途径（图） ① 绿色植物通过光合作用，把大气中的CO2固定，转化为碳水化合物； ② 光合作用产物供各营养级利用、重组、呼吸、分解等，以CO2形式回到大气； ③ 通过燃烧煤炭、天然气、石油等产生的CO2； ④ 脱离循环，被永久禁锢。 三．生态系统的物质循环 （三）碳循环 2、碳在生态系统中循环不平衡引起的生态效应： CO2增加，引起的温室效应（greenhouse effect），致使全球变暖，将产生对6个生物层次的潜在影响： 生物圈：海平面上升，淹没大片海岸湿地，陆地生物区变化 生态系统： ●农业生态系统——农作物减产。病虫害加重。影响牲畜食欲。 ●森林生态系统——导致干旱、增加森林大火风险。森林害虫增加，影响森林对物质的吸收。 ●水生生态系统——使海洋静水层和沉淀层的微生物活动加快，水中含氧量减少，影响许多海洋动物的生存；导致藻类繁殖速度加快，使鱼类产量减少。 生物群落：影响生物群落结构，使植物群落中有些优势种竞争能力下降。 物种：加速物种的灭绝；加速某些物种的迁移。 种群：改变某些植食性动物的食性，导致某些种群的互相作用强度增强。 个体：提高水分利用，提高光合作用，促进作物生长，改变植物形态结构。 三．生态系统的物质循环 （三）碳循环 3、保持碳循环相对平衡的生态对策 (1) 减少CO2 的排放： 提高能源的利用效率——发电采用高效先进技术； 大力发展不含碳的能源和低碳能源代替煤炭——水力发电、核能发电、充分利用各种再生能源（太阳能、风能、潮汐能等）、天然气、生物能（如沼气利用）等。 (2) 大力开展对CO2的吸收，固定和利用——海洋交换吸收、陆地植树种草、保护森林植被。 三．生态系统的物质循环 （四）氮循环 氮循环中的主要作用(图) 固氮作用——三条途径： 闪电、宇宙射线、火山爆发活动等的高能固氮，形成氨或硝酸盐，随降雨到达地面，为8.9kg/hm2·a。 工业固氮（化肥的制造），目前全世界已达1×108吨。 生物固氮（最重要途径），为100~200kg/km2·a。 氨化作用——由氨化细菌而后真菌的作用将有机氮分解成为氨与氨 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。 反硝化作用——也称脱氨作用，反硝化细菌将亚硝酸盐转变成大气氮，回到大气库中。