第四章 节 生态系统生态学(海洋环境生态学).pptVIP

1. 初级生产 * 初级生产力的测定方法 收获量测定法 氧气测定法 二氧化碳测定法 放射性标记物测定法 叶绿素测定法 1. 初级生产 * Whittaker（1975）估计全球的净初级生产量为170×109 tC/a。其中，陆地115×109 tC/a，海洋55×109 tC/a。 70年代后的估计平均约40×109 tC/a（30-56×109 tC/a），较原先的估计增加1倍；另外，Field（1998）根据卫星遥感提供的吸收有效光合辐射（APAR）和平均光能利用效率，估计全球的初级生产量为104.9×109 tC/a。其中，陆地56.4×109 tC/a，海洋48.5×109 tC/a。 2. 次级生产 * 种群能量收支公式：C =A＋FU 式中C为动物从外界摄取的食物能；A为被同化能量；FU为粪尿能。 A项可分解如下：A=P+R 式中，P为净次级生产量；R为呼吸量，指转化为热量并在生命过程中失去的那部分同化量。 因此，净次级生产量P=C-FU-R。 二、生态系统的能量流动 * 1. 研究能量传递规律的热力学定律 2. 能量在生态系统中流动的特点 3. 普适生态系统能流模型 1. 研究能量传递规律的热力学定律 * 能量在生态系统内的传递和转化规律服从热力学的两个定律，即热力学第一定律和热力学第二定律。 热力学第一定律又称为能量守恒定律。 热力学第二定律式对能量传递和转化的一个重要概括，即在封闭系统中，一切过程都伴随着能量的改变，在能量的传递和转化过程中，除了一部分可以继续传递和做功的能量外，总有一部分以热的形式消散，这部分能量使系统的熵和无序性增加。 2. 能量在生态系统中流动的特点 * 图1.2 生态系统内部的物质循环和能量流动 （转引自夏伟生，1984） 分解者 (微生物) 初级消费者 (草食动物) 次级消费者 (肉食动物) 太阳能 热 热 生态系统 有机物的流通 无机物的流通 能量的流动 空气中 水 中 土壤中 生产者 (绿色植物) 热 2. 能量在生态系统中流动的特点 * （1）能流在生态系统中和在物理系统中不同 （2）能量是单向流动 ①太阳的辐射能以光能的形式输入生态系统后，不能再以光能的形式返回； ②自养生物被异养生物摄食后，能量不能再返回给自养生物； ③能量只是一次性流经生态系统，是不可逆的。 （3）能量在生态系统内流动的过程是不断递减的过程 （4）能量在流动中质量逐渐提高 3. 普适生态系统能流模型 * 美国生态学家Odum（1959）把生态系统的能量流动概括为一个普适的模型。从该模型可以看出外部能量的输入情况以及能量在生态系统中的流动路线及归宿。 在生态系统能流过程中，能量从一个营养级到另一个营养级的转化效率大致是5％－30％之间。平均来说，从植物到植食动物的转化效率大约是10％，从植食动物到肉食动物的转化效率大约是15％。 3. 普适生态系统能流模型 * L = 太阳总辐射；PG = 总初级生产量；PN = 净初级生产量；R= 呼吸量；C = 消耗量；A = 同化量；P = 次级生产量；NU = 未利用量；FU = 粪尿量 三、生态系统的物质循环 * 生命的维持不但需要能量，而且也依赖于各种化学元素的供应。 如果说生态系统中的能量来源于太阳，那么物质则是由地球供应的。 生物地球化学过程是海洋生态系统中物质循环的基础，支撑着海洋食物生产。 三、生态系统的物质循环 * 生态系统的物质循环（cycle of matter） 指物质或元素在生态系统中的生物有机体和无机环境之间的循环活动过程。 通过植物光合作用的吸收，环境物质或元素进入生产者体内，再经过食物链，在各营养级之间传递、转化，当生物死亡后，机体内各种有机物质被微生物分解成为无机物释回环境中，然后再一次被植物吸收利用，重新进入食物链，参加生态系统的物质再循环。任何物质或元素都处在循环的某个阶段。 在生态系统中能量不断流动，而物质不断循环。 三、生态系统的物质循环 * 1. 物质循环的模式 2. 物质循环的类型 3. 有毒物质循环 1. 物质循环的模式 * （1）库 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化合物所构成的。 库（pool） 表示某一物质在生物或非生物环境中贮存的数量。物质循环就是某物质或元素在库与库之间的迁移。 贮存库（reservoir pool） 指库中的物质贮存容量很大，且物质通过库的迁移速度缓慢。 交换库或循环库（exchange or cycling pool） 指库中的物质贮存容量较小，但物质通过库的迁移速度快。如海洋生物体中的有机碳库和海水中的二氧化碳库。 1. 物质循环的模式 * （2）流通 流通率 指物质在生态系统中库与库之间流通的速率，用单位时间、单位面积（或体积）通过