草地生态学ppt课件:基础生态课件12.ppt
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第五章生态系统生态学
* 第一节 生态系统的一般特征
* 第二节 生态系统的能量流动
* 第三节 生态系统的物质循环
§5生态系统的反馈调节和生态平衡
反馈
* 负反馈
* 正反馈
* 生态平衡
§1 生态系统的生物生产
* 生物生产的基本概念
> 生物生产
> 生物量与生产量
* 初级生产
> 总初级生产与净初级生产
> 初级生产的生产效率
* 光合效率(效能)：太阳能量进入生态系统的效能。
> 影响初级生产的因素
> 初级生产量的测定方法
* 次级生产
> 次级生产的基本特点
> 次级生产量的测定方法
次级生产的基本特点
次级生产过程模型
次级生产的生态效率
* 1、消费效率
* 消费效率=n+1营养级的消费能量/n营养级的净生产量
* 草原生态系统中的植食动物与森林生态系统中的植食动物
* 2、同化效率
* 同化效率=被植物固定的能量/植物吸收的日光能
* 或 =被动物消化吸收的能量/动物摄食的能量
* 肉食动物与植食动物
* 3、生产效率
* 生产效率=n营养级的净生产量/n营养级的同化能量
* 大型动物的生长效率要低于小型动物
* 林德曼效率(Lindemans efficiency)是指n+1营养级所获得的能量占n营养级获得能量之比。
§2生态系统中的分解
* 分解的性质
> 死有机物逐步降解的过程。
包括三个过程交叉进行，相互影响。
分解过程的特点和速率，取决于三方面因素。
§3 生态系统的能流过程(自学)
* 生态系统能流分析可以在哪几个层次上进行及能流研究的原理？
* 银泉和Cedar Bog湖的能流的特点？
第三节生态系统的物质循环
* §1生物地化循环的基本概念
* §2水循环
* §3气体型循环
* §4沉积型循环
生物地化循环(biogeochemical cycle)
> 生物地(球)化(学)循环的概念
* 生物地化循环可以用库和流通率两个概念来描述。
* 为了衡量库的特征，以入周转率、周转时间
生物地化循环(biogeochemical cycle)
> 生物地化循环的类型
* 水循环
* 气体型循环
* 沉积型循环
* 影响物质循环速率的因素有哪些？
影响物质循环速率的因素有
* (1)元素的性质
* (2)生物的生长速率
* (3)有机物质腐烂的速率
* (4)人类活动的影响
§2水循环
* 水循环的意义：
> 水是所有营养物质的介质，生态系统中所有的物质循环都是在水循环的推动下完成的；
> 水是地质变化的动因之一；
为什么高处往往比较贫瘠，低地比较肥沃？
* 由于携带着各种营养物质的水总是从高处往低处流动，所以高处往往比较贫瘠，低地比较肥沃。
* 例如沼泽地和大陆架就是这种最肥沃的低地，也是地球上生产力最高的生态系统之一。
* (污染问题)
水循环示意图
人类活动对水循环的影响
§3气体型循环(gaseous cycle)
* 氧循环
* 碳循环
* 氮循环
* 特点是贮存库主要是大气和海洋，循环功能完善，其循环具有明显的全球性。
* 元素或化合物可以转化为气体形式参与循环过程。气体循环速度比较快，例如CO2、N2、O2等。物质来源充沛，不会枯竭。
碳循环(carbon cycle)
碳库
* 碳循环的意义：
* 碳是构成生物有机体的最重要元素，生态系统碳循环研究是系统能量流动的核心问题。
* 人类活动通过化石燃料的大规模使用，造成了对碳循环的严重影响，可能是当代气候变化的重要原因。
海洋和大气CO2调节
碳循环(carbon cycle)
* 温室效应：大气中对长波辐射具有屏蔽作用的温室气体浓度增加使较多的辐射能被截留在地球表层而导致温度上升。
溫室效应的影响
* 1996年联合国气候变化政府间专家委员会(IPCC)评估报告，二氧化碳浓度已从工业革命前的280PPMV增加至1994年的358PPMV。预估2100年时全球平均地面气溫，将比1990年上升1.0～3.5℃，海平面將上升15～95公分；全球气候与生态环境将产生下列变化：
* 海平面上升，淹沒陆地。
* 全球气候经常发生暴雨或干旱。
* 土地沙漠化，生态环境改变。
联合国气候变化框架公约第三屆缔约国大会
1997年12月1日至11日于日本京都举行，共有一百五十九个缔约国及二百五十个非政府组织參加，总人数超过一万人。
《京都议定书》
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* *1/23/4"??μèè?μ??D3/4?3é1?ò2?a"?t??"ˉì1/4è￥?ò2"?÷"???óμ?1/2aêíìá1(c)á?D??1/4?*?￡3/4Y2a??￡?è?àà"??ˉ???êêí·?3?μ??t??"ˉì1/4?a 70 òú??￡?óD 30 òú???á 34 òú????*?μ1/2′ó???D￡?20 òú??±"o￡?ó?üê??￡óéóú?1/2μ?éú??è|ó?′ó??è|?(r)1/4?ì1/4?-"*′|óú?1/2oa×′ì?￡?òò??ê￡??μ? 16 òú???á 20 òú???t??"ˉì1/4?ò"è￥?ò2"?÷"?￡*1/23/4"????3?￡?±±°??ò???3?è?1/2μ?éúì??μí3￡?ê?êà1/2?"*3/43μ?"3/4""ˉ?÷"￡???′ó???Dμ??t??"ˉì1/4?eμ1/2á?3/4T′óμ??üê??￠′?′￠×÷ó??￡
氮循环(nitrogen cycle)
1、固氮作用
(1)闪电、宇宙射线、火山爆发等高能固氮，形成硝酸盐；
(2)工业固氮：400摄氏度，200大气压下；
(3)生物固氮：固氮菌、与豆科植物共生的根瘤菌和蓝藻等自养和异养微生物。
* 氨化作用：由氨化细菌和真菌的作用将有机氮分解成为氨和氨化合物，氨溶水成为NH4+，为植物利用。
* 硝化作用：在通气良好的土壤中，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，供植物吸收利用。
* 反硝化作用：反硝化细菌将亚硝酸盐转变成大气氮，回到大气库中。
氮循环(nitrogen cycle)
§4沉积型循环(sedimentary cycle)
* 磷循环
* 硫循环
* 特点是贮存库主要是岩石、沉积物、土壤等，循环过程缓慢，循环是非全球性的，容易出现局部短缺。
磷循环(phosphorus cycle)
沉积型循环
硫循环(sulfur cycle)
伦敦烟雾事件
* 伦敦1952年2月5日到8日，雾大无风，家庭和工厂排出的烟尘经久不散，大气中SO2含量3.8毫克/立方米，烟尘4.5毫克，居民普遍呼吸困难、咳嗽、喉痛、呕吐和发烧，4天内死亡约4000人。
生物地化循环与人体健康
* 地方病：自然界由于环境条件的不同，地表元素发生迁移，常造成一些元素在地表分布的不均。这种生物地化循环时常导致某些生态系统中生命元素含量的异常，或不足，或过剩，从而造成植物、动物乃至人类的疾病。这种疾病常呈区域性，故称"地方病"。
* 微量元素循环：地方病大多数与微量元素有关。
> 碘的循环与分布特点：碘由陆地随水进入海洋，由海洋逸出进入大气，再通过降水进入陆地，形成一个大循环。在生物中，通过海洋、陆地两个食物链保持碘的生态平衡。山区少于平原，平原少于沿海，沿海少于海洋。
> 微量元素与人体健康：
* 碘缺乏：缺碘症：甲状腺肿大，智力低下，影响胎儿发育等。
* 硒缺乏：引起克山病、大骨节病，也被认为是引起癌症的主要因素。
第四节生态系统中的信息及其传递
* 生态系统的功能除了体现在生物生产过程，能量流动和物质循环外，还表现在系统中各生命成分之间存在着信息传递。信息传递是双向的。环境是生态系统的一种信息源。生态系统中包含多种多样的信息，大致可分为物理信息、化学信息、行为信息和营养信息。
1.物理信息及其传递
* 光信息--光强弱，光质，光照时间长短是重要的光信息。太阳能是光信息的重要初级信源。
* 声信息--鸟类婉转多变的叫声；蝙蝠、鲸类发达的声纳定位系统。
* 电信息--特别是鱼类，大约有300多种能产生0.2~2伏微弱电压，电鳗产生的电压能高达600伏。
* 磁信息--鱼类遨游迁徙于大海，候鸟成群结队长途飞行......都靠动物自己的电磁场与地球磁场互相作用确定方向，方位。
2.化学信息及其传递
* 动物和植物间的化学信息
* 植物产生气味，不同动物对植物气味有不同反应。蜜蜂取食与传粉靠植物的化学信息息素。
* 动物之间的化学信息
* 动物通过外分泌腺向体外分泌某些信息素。动物可利用信息素标记所表现的领域行为。动物向体外分泌性信息素，以沟通种内两性个体的性信息素交流。
* 植物之间的化学信息
* 化学他感作用。有亲和性的，也有相互拮抗性的。
3.行为信息和营养信息
* 许多植物的异常表现和动物异常行动传递了某种信息，可通称行为信息。
* 生态系统中，生物的食物链是一个生物的营养信息系统。
第六章应用生态学
* 一、全球变化
* 二、生态系统服务
第六章应用生态学
* 全球变化：这些由于人类活动直接或间接造成的全球生态环境的恶性变化倍受当今科学界、各国政府及公众关注，简称全球变化(Global change)。
* 全球变暖：指地球表层大气、土壤、水体及植被温度年际间缓慢上升。
厄尔利诺和拉尼娜现象
全球变化的主要现象
* 温室气体浓度增加
* 全球气温升高
* 海平面上升
* 臭氧层的破坏
* 土地利用和覆盖变化
二、生态系统服务
* 生态系统服务：是指对人类生存和生活质量有贡献的生态系统产品和服务。
生态系统服务价值估计的意义
(1)生态系统服务估价较好地反映了生态系统和自然资本的价值。这给一个国家、地区的决策者、计划部门和财务会计系统在管理运行中提供了背景值。
(2)生态系统众多的服务，是永远无法替代的。
(3)重要用途之一是对建设项目规划进行评估。任何一个特定的建设项目的设计、规划所得到的公益必须和规划中所造成的生态服务价值的损失进行比较，加以权衡。
第五章生态系统生态学
* 第一节 生态系统的一般特征
* 第二节 生态系统的能量流动
* 第三节 生态系统的物质循环
§5生态系统的反馈调节和生态平衡
反馈
* 负反馈
* 正反馈
* 生态平衡
§1 生态系统的生物生产
* 生物生产的基本概念
> 生物生产
> 生物量与生产量
* 初级生产
> 总初级生产与净初级生产
> 初级生产的生产效率
* 光合效率(效能)：太阳能量进入生态系统的效能。
> 影响初级生产的因素
> 初级生产量的测定方法
* 次级生产
> 次级生产的基本特点
> 次级生产量的测定方法
次级生产的基本特点
次级生产过程模型
次级生产的生态效率
* 1、消费效率
* 消费效率=n+1营养级的消费能量/n营养级的净生产量
* 草原生态系统中的植食动物与森林生态系统中的植食动物
* 2、同化效率
* 同化效率=被植物固定的能量/植物吸收的日光能
* 或 =被动物消化吸收的能量/动物摄食的能量
* 肉食动物与植食动物
* 3、生产效率
* 生产效率=n营养级的净生产量/n营养级的同化能量
* 大型动物的生长效率要低于小型动物
* 林德曼效率(Lindemans efficiency)是指n+1营养级所获得的能量占n营养级获得能量之比。
§2生态系统中的分解
* 分解的性质
> 死有机物逐步降解的过程。
包括三个过程交叉进行，相互影响。
分解过程的特点和速率，取决于三方面因素。
§3 生态系统的能流过程(自学)
* 生态系统能流分析可以在哪几个层次上进行及能流研究的原理？
* 银泉和Cedar Bog湖的能流的特点？
第三节生态系统的物质循环
* §1生物地化循环的基本概念
* §2水循环
* §3气体型循环
* §4沉积型循环
生物地化循环(biogeochemical cycle)
> 生物地(球)化(学)循环的概念
* 生物地化循环可以用库和流通率两个概念来描述。
* 为了衡量库的特征，以入周转率、周转时间
生物地化循环(biogeochemical cycle)
> 生物地化循环的类型
* 水循环
* 气体型循环
* 沉积型循环
* 影响物质循环速率的因素有哪些？
影响物质循环速率的因素有
* (1)元素的性质
* (2)生物的生长速率
* (3)有机物质腐烂的速率
* (4)人类活动的影响
§2水循环
* 水循环的意义：
> 水是所有营养物质的介质，生态系统中所有的物质循环都是在水循环的推动下完成的；
> 水是地质变化的动因之一；
为什么高处往往比较贫瘠，低地比较肥沃？
* 由于携带着各种营养物质的水总是从高处往低处流动，所以高处往往比较贫瘠，低地比较肥沃。
* 例如沼泽地和大陆架就是这种最肥沃的低地，也是地球上生产力最高的生态系统之一。
* (污染问题)
水循环示意图
人类活动对水循环的影响
§3气体型循环(gaseous cycle)
* 氧循环
* 碳循环
* 氮循环
* 特点是贮存库主要是大气和海洋，循环功能完善，其循环具有明显的全球性。
* 元素或化合物可以转化为气体形式参与循环过程。气体循环速度比较快，例如CO2、N2、O2等。物质来源充沛，不会枯竭。
碳循环(carbon cycle)
碳库
* 碳循环的意义：
* 碳是构成生物有机体的最重要元素，生态系统碳循环研究是系统能量流动的核心问题。
* 人类活动通过化石燃料的大规模使用，造成了对碳循环的严重影响，可能是当代气候变化的重要原因。
海洋和大气CO2调节
碳循环(carbon cycle)
* 温室效应：大气中对长波辐射具有屏蔽作用的温室气体浓度增加使较多的辐射能被截留在地球表层而导致温度上升。
溫室效应的影响
* 1996年联合国气候变化政府间专家委员会(IPCC)评估报告，二氧化碳浓度已从工业革命前的280PPMV增加至1994年的358PPMV。预估2100年时全球平均地面气溫，将比1990年上升1.0～3.5℃，海平面將上升15～95公分；全球气候与生态环境将产生下列变化：
* 海平面上升，淹沒陆地。
* 全球气候经常发生暴雨或干旱。
* 土地沙漠化，生态环境改变。
联合国气候变化框架公约第三屆缔约国大会
1997年12月1日至11日于日本京都举行，共有一百五十九个缔约国及二百五十个非政府组织參加，总人数超过一万人。
《京都议定书》
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氮循环(nitrogen cycle)
1、固氮作用
(1)闪电、宇宙射线、火山爆发等高能固氮，形成硝酸盐；
(2)工业固氮：400摄氏度，200大气压下；
(3)生物固氮：固氮菌、与豆科植物共生的根瘤菌和蓝藻等自养和异养微生物。
* 氨化作用：由氨化细菌和真菌的作用将有机氮分解成为氨和氨化合物，氨溶水成为NH4+，为植物利用。
* 硝化作用：在通气良好的土壤中，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，供植物吸收利用。
* 反硝化作用：反硝化细菌将亚硝酸盐转变成大气氮，回到大气库中。
氮循环(nitrogen cycle)
§4沉积型循环(sedimentary cycle)
* 磷循环
* 硫循环
* 特点是贮存库主要是岩石、沉积物、土壤等，循环过程缓慢，循环是非全球性的，容易出现局部短缺。
磷循环(phosphorus cycle)
沉积型循环
硫循环(sulfur cycle)
伦敦烟雾事件
* 伦敦1952年2月5日到8日，雾大无风，家庭和工厂排出的烟尘经久不散，大气中SO2含量3.8毫克/立方米，烟尘4.5毫克，居民普遍呼吸困难、咳嗽、喉痛、呕吐和发烧，4天内死亡约4000人。
生物地化循环与人体健康
* 地方病：自然界由于环境条件的不同，地表元素发生迁移，常造成一些元素在地表分布的不均。这种生物地化循环时常导致某些生态系统中生命元素含量的异常，或不足，或过剩，从而造成植物、动物乃至人类的疾病。这种疾病常呈区域性，故称"地方病"。
* 微量元素循环：地方病大多数与微量元素有关。
> 碘的循环与分布特点：碘由陆地随水进入海洋，由海洋逸出进入大气，再通过降水进入陆地，形成一个大循环。在生物中，通过海洋、陆地两个食物链保持碘的生态平衡。山区少于平原，平原少于沿海，沿海少于海洋。
> 微量元素与人体健康：
* 碘缺乏：缺碘症：甲状腺肿大，智力低下，影响胎儿发育等。
* 硒缺乏：引起克山病、大骨节病，也被认为是引起癌症的主要因素。
第四节生态系统中的信息及其传递
* 生态系统的功能除了体现在生物生产过程，能量流动和物质循环外，还表现在系统中各生命成分之间存在着信息传递。信息传递是双向的。环境是生态系统的一种信息源。生态系统中包含多种多样的信息，大致可分为物理信息、化学信息、行为信息和营养信息。
1.物理信息及其传递
* 光信息--光强弱，光质，光照时间长短是重要的光信息。太阳能是光信息的重要初级信源。
* 声信息--鸟类婉转多变的叫声；蝙蝠、鲸类发达的声纳定位系统。
* 电信息--特别是鱼类，大约有300多种能产生0.2~2伏微弱电压，电鳗产生的电压能高达600伏。
* 磁信息--鱼类遨游迁徙于大海，候鸟成群结队长途飞行......都靠动物自己的电磁场与地球磁场互相作用确定方向，方位。
2.化学信息及其传递
* 动物和植物间的化学信息
* 植物产生气味，不同动物对植物气味有不同反应。蜜蜂取食与传粉靠植物的化学信息息素。
* 动物之间的化学信息
* 动物通过外分泌腺向体外分泌某些信息素。动物可利用信息素标记所表现的领域行为。动物向体外分泌性信息素，以沟通种内两性个体的性信息素交流。
* 植物之间的化学信息
* 化学他感作用。有亲和性的，也有相互拮抗性的。
3.行为信息和营养信息
* 许多植物的异常表现和动物异常行动传递了某种信息，可通称行为信息。
* 生态系统中，生物的食物链是一个生物的营养信息系统。
第六章应用生态学
* 一、全球变化
* 二、生态系统服务
第六章应用生态学
* 全球变化：这些由于人类活动直接或间接造成的全球生态环境的恶性变化倍受当今科学界、各国政府及公众关注，简称全球变化(Global change)。
* 全球变暖：指地球表层大气、土壤、水体及植被温度年际间缓慢上升。
厄尔利诺和拉尼娜现象
全球变化的主要现象
* 温室气体浓度增加
* 全球气温升高
* 海平面上升
* 臭氧层的破坏
* 土地利用和覆盖变化
二、生态系统服务
* 生态系统服务：是指对人类生存和生活质量有贡献的生态系统产品和服务。
生态系统服务价值估计的意义
(1)生态系统服务估价较好地反映了生态系统和自然资本的价值。这给一个国家、地区的决策者、计划部门和财务会计系统在管理运行中提供了背景值。
(2)生态系统众多的服务，是永远无法替代的。
(3)重要用途之一是对建设项目规划进行评估。任何一个特定的建设项目的设计、规划所得到的公益必须和规划中所造成的生态服务价值的损失进行比较，加以权衡。
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