《生态系统生态学分享资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生态系统生态学分享资料（88页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 Department of Environmental Science and Engineering Department of Environmental Science and Engineering1 1、群落的概念及基本特征、群落的概念及基本特征2 2、群落的种类组成、群落的种类组成3 3、群落的结构、群落的结构4 4、影响群落结构的因素、影响群落结构的因素5 5、主要生物群落类型、主要生物群落类型6 6、生物群落分布规律、生物群落分布规律7 7、群落的演替、群落的演替回回 顾顾1 Department of Environmental Science and Engineerin
2、g上篇：环境生态学基础知识 五五、生生态态系系统统生生态态学学1 1、生态系统的概述、生态系统的概述2 2、生态系统的生物生产、生态系统的生物生产3 3、生态系统的能量流动、生态系统的能量流动4 4、生态系统的物质循环、生态系统的物质循环5 5、自然生态系统功能、自然生态系统功能2 Department of Environmental Science and Engineering5.1 生态系统的概述5.1.1 生态系统的定义指在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位，这个生态学功能单位称生态系统。 （英国植物生态学家A.G.T
3、ansley(1935)提出）3 Department of Environmental Science and Engineering5.1 生态系统的概述5.1.2 生态系统的共同特征生态系统是生态学上一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次。生态系统内部具有自我调节能力。能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能。生态系统中营养级数目受限于生产者所固定的能值和能量在流动过程中的损失，通常不会超过56个。生态系统是一个动态系统。4 Department of Environmental Science and Engineering5.1 生态系统的概述5.1.3 生态系统的
4、研究内容自然生态系统的保护和利用生态系统调控机制的研究生态系统退化的机理、恢复模型及其修复的研究全球性生态问题的研究生态系统可持续发展研究5 Department of Environmental Science and Engineering5.1 生态系统的概述5.1.4 生态系统的组成成分无机物有机化合物气候因素生产者 (producer)消费者 (consumer)分解者 (还原者)(decomposer)六大组成成分六大组成成分l生产者：自养生物，主要是各种绿色植物，也包括蓝绿藻和一些能进行光合作用的细菌。l消费者：异养生物，主要指以其他生物为食的各种动物。l分解者：异养生物，把复杂
5、的有机物分解成简单无机物，包括细菌、真菌、放线菌和动物等。非生物成分非生物成分生物成分生物成分(生物群落生物群落) 三大功能群三大功能群6 Department of Environmental Science and Engineering7 一个简单的陆地生态系统模式图一个简单的陆地生态系统模式图7 Department of Environmental Science and Engineering5.1 生态系统的概述5.1.4 生态系统的结构空间结构时间结构营养结构食物链食物网8 Department of Environmental Science and Engineering5
6、.1 生态系统的概述“螳螂捕蝉，黄雀在后螳螂捕蝉，黄雀在后” 植物植物蝉蝉(初级消费者初级消费者) 螳螂螳螂(二级消费者二级消费者)黄雀黄雀(三级消费者三级消费者)鹰鹰(四级消费者四级消费者)(顶极食肉动物顶极食肉动物)9 Department of Environmental Science and Engineering10 Department of Environmental Science and Engineering11 Department of Environmental Science and Engineering12 Department of Environmenta
7、l Science and Engineering5.1 生态系统的概述（1）食物链的定义生产者所固定的能量和物质，通过一系列取食和被食的关系在生态系统中传递，各种生物按其食物关系排列的链状顺序称为食物链。由于受能量传递效率的限制，食物链的长度不可能太长，一般食物链都是由45个环节构成的。生态系统中的食物链不是固定不变的。13 Department of Environmental Science and Engineering生物扩大作用生物扩大作用(biological magnification) 如：如：DDTDDT在海水中浓度为在海水中浓度为5.0105.010-11-11g g，浮
8、游，浮游植物含植物含4.0104.010-8-8g g，蛤中，蛤中4.2104.210-7-7g g，到银鸥达，到银鸥达75.51075.510-6-6g g，扩大了百万倍。营养级越高，积累剂量越大。扩大了百万倍。营养级越高，积累剂量越大。 14 Department of Environmental Science and Engineering5.1 生态系统的概述（2）食物链的类型捕食食物链（grazing food chain）：又称放牧食物链，以活的动植物为起点的食物链，如草食动物、各级食肉动物。 牧草 羊、牛 狼 以绿色植物为起点。腐食食物链（detrital food chain
9、）：又称碎屑食物链，从死亡的有机体或腐屑开始。 动植物残体 腐食性动物 肉食性动物 顶级肉食动物 以动、植物残体为起点，数量越来越少。15 Department of Environmental Science and Engineering5.1 生态系统的概述寄生型食物链：以活的生物为寄主，夺取寄主的物质和能量来维持生存。体型越来越小，数量越来越多。 植物 动物 寄生物 更小的寄生物 16 Department of Environmental Science and Engineering微型浮游植物微型浮游植物(小鞭毛藻小鞭毛藻)小型浮游动物小型浮游动物(植食性原生动物植食性原生动物)
10、(肉食性甲壳动物肉食性甲壳动物)大型浮游动物大型浮游动物(毛颚类、磷虾毛颚类、磷虾)灯笼鱼、秋刀鱼灯笼鱼、秋刀鱼(食浮游动物鱼类食浮游动物鱼类)乌贼、鲑、金枪鱼乌贼、鲑、金枪鱼(食鱼动物食鱼动物)大型浮大型浮游植物游植物大型浮大型浮游动物游动物鲸鲸以浮游生物为食以浮游生物为食鯷鱼鯷鱼以浮游生物为食以浮游生物为食1大型浮游植物大型浮游植物23海洋食物链海洋食物链1微型浮游植物微型浮游植物(小鞭毛藻小鞭毛藻)小型浮游动物小型浮游动物(植食性原生动物植食性原生动物)中型浮游动物中型浮游动物(肉食性甲壳动物肉食性甲壳动物)大型浮游动物大型浮游动物(毛颚类、磷虾毛颚类、磷虾)灯笼鱼、秋刀鱼灯笼鱼、秋刀鱼
11、(食浮游动物鱼类食浮游动物鱼类)乌贼、鲑、金枪鱼乌贼、鲑、金枪鱼(食鱼动物食鱼动物)大型浮大型浮游植物游植物大型浮大型浮游动物游动物鲸鲸以浮游生物为食以浮游生物为食鯷鱼鯷鱼以浮游生物为食以浮游生物为食1大型浮游植物大型浮游植物23海洋食物链海洋食物链117 Department of Environmental Science and Engineering5.1 生态系统的概述（3）食物链的特征食物链的长度通常不超过6个营养级，最常见的45个营养级，因为能量沿食物链流动时不断流失；食物链越长，最后营养级位所获得的能量也越少。因为从起点到终点经过的营养级越多，其能量损耗也就越大；食物链或食物网
12、的复杂程度与生态系统的稳定性直接相关；生态系统中的食物链不是固定不变的，它不仅在进化历史上有改变，在短时间内也会发生变化。18 Department of Environmental Science and Engineering5.1 生态系统的概述（4）食物网生态系统中许多食物链彼此交错连接，形成的一个网状结构。一般说来，生态系统中的食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越强，其中一种生物的消失不致引起整个系统的失调；生态系统的食物网越简单，生态系统就越容易发生波动和毁灭，尤其是在生态系统功能上起关键作用的种，一旦消失或受严重损害，就可能引起这个系统的剧烈波动。一个复杂的食物网是使生态
13、系统保持稳定的重要条件。19 Department of Environmental Science and Engineering5.1 生态系统的概述5.1.5 营养级与生态金字塔（1）营养级指处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。营养级间的关系已经不是一种生物同另一种生物之间的关系，而是指某一层次上的生物和另一层次上的生物之间的关系。生态系统中的能流是单向的，通过各个营养级的能量是逐级减少的。减少的原因是：各营养级消费者不可能百分之百地利用前一营养级的生物量；各营养级的同化率也不是百分之百的，总有一部分变成排泄物；各营养级生物要维持自身的生命活动，总是有一部分能量变成热能而耗散掉。20
14、 Department of Environmental Science and Engineering5.1 生态系统的概述（2）生态锥体是表示生态系统中能流量、生物量和生物个体数量在各营养级分布比例的图形。以方框长度代表各级能流量、生物量或个体数量的大小，并按营养级顺序由下而上叠置在一起。也称为生态金字塔生态金字塔。21 Department of Environmental Science and Engineering能量金字塔生物量金字塔数量金字塔22 Department of Environmental Science and Engineering 湖泊和开旷海洋，第一性生产者
15、主要为微型藻类，生活周期短，繁殖迅速，大量被植食动物取食利用，在任何时间它的现存量很低，导致这些生态系统的生物量金字塔呈倒金字塔形。23 Department of Environmental Science and Engineering数量金字塔数量金字塔有时植食动物比生产者数目多。如昆虫和树木。个体大小差别很大，只用个体数目多少来说明问题有局限性。24 Department of Environmental Science and Engineering5.2 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影响初级生产的因素初级生产量的测定方法次
16、级生产次级生产的基本特点次级生产量的测定方法25 Department of Environmental Science and Engineering5.2.1 生物生产的概念生物生产：是生态系统重要功能之一。生态系统不断运转，生物有机体在能量代谢过程中，将能量、物质重新组合，形成新的产品的过程，称生态系统的生物生产。生物生产常分为个体、种群和群落等不同层次。生态系统中绿色植物通过光合作用，吸收和固定太阳能，从无机物合成、转化成复杂的有机物。由于这种生产过程是生态系统能量贮存的基础阶段，因此，绿色植物的这种生产过程称为初级生产（primary production），或第一性生产。初级生产以
17、外的生态系统生产，即消费者利用初级生产的产品进行新陈代谢，经过同化作用形成异养生物自身的物质，称为次级生产（secondary production），或第二性生产。26 Department of Environmental Science and Engineering5.2.1 生物生产的概念生物量（biomass）:某一特定观察时刻，某一空间范围内，现有有机体的量，它可以用单位面积或体积的个体数量、重量（狭义的生物量）或含能量来表示，因此它是一种现存量(standing crop)。 现存的数量以N表示，现在的生物量以B表示。现存生物量通常用平均每平方米生物体的干重(gm-2)或平均每
18、平方米生物体的热值来表示(J m-2 )。27 Department of Environmental Science and Engineering生产量(production): 是在一定时间阶段中，某个种群或生态系统所新生产出的有机体的数量、重量或能量。它是时间上积累的概念，即含有速率的概念。有的文献资料中，生产量、生产力(production rate)和生产率(productivity)视为同义语，有的则分别给予明确的定义。生物量和生产量是不同的概念，前者用量表示，反映种群或生态系统改变的瞬时结果；后者用速度表示，反映其改变的连续过程。如一个池塘，1000公斤/米3表示生物量，而10
19、00公斤/米3/年表示生产量。 5.2.1 生物生产的概念28 Department of Environmental Science and Engineering5.2.2 初级生产（1）初级生产过程初级生产过程可用下列方程式概述：初级生产过程可用下列方程式概述： 光能光能 6CO26H2O C6H12O6 6O2 叶绿素叶绿素29 Department of Environmental Science and Engineering5.2.2 初级生产（2）总初级生产与净初级生产 总初级生产(gross primary production,GP)与净初级生产(net primary p
20、roduction,NP)：植物在单位面积、单位时间内，通过光合作用固定太阳能的量称为总初级生产(量)，常用的单位：J m -2 a-1 或 gDW m -2 a-1；植物总初级生产（量）减去呼吸作用消耗掉的（R），余下的有机物质即为净初级生产（量）。二者之间的关系可表示如下： GPNP+R ； NPGPR30 Department of Environmental Science and Engineering5.2.2 初级生产（3）影响初级生产的因素NPRCO2光光H2O营养营养取食取食O2温度温度陆地生态系统中，初级生产量是由光、二氧化碳、水、陆地生态系统中，初级生产量是由光、二氧化碳
21、、水、营养物质营养物质(物质因素物质因素) 、氧和温度、氧和温度(环境调节因素环境调节因素)六个因六个因素决定的。素决定的。污染物污染物光合作用光合作用生物量生物量GP31 Department of Environmental Science and Engineering5.2.2 初级生产（4）初级生产量的测定方法产量收割法：收获植物地上部分烘干至恒重，获得单位时间内的净初级生产量。氧气测定法：总光合量净光合量呼吸量二氧化碳测定法：用特定空间内的二氧化碳含量的变化，作为进入植物体有机质中的量，进而估算有机质的量。pH测定法：水体中的pH值随着光合作用中吸收二氧化碳和呼吸过程中释放二氧化碳
22、而发生变化，根据pH值变化估算初级生产量。32 Department of Environmental Science and Engineering5.2.2 初级生产叶绿素测定法：叶绿素与光合作用强度有密切的定量关系，通过测定体中的叶绿素可以估计初级生产力。放射性标记测定法：把具有14C的碳酸盐(14CO32-)放入含有天然水体浮游植物的样瓶中，沉入水中，经过一定时间的培养，滤出浮游植物，干燥后，测定放射性活性，确定光合作用固定的碳量。由于浮游植物在黑暗中也能吸收14C，因此，还要用“暗吸收”加以校正。33 Department of Environmental Science and E
23、ngineering5.2.2 初级生产黑白瓶法黑瓶黑瓶（呼吸作用呼吸作用）白瓶白瓶(净光合作用净光合作用) 对照瓶对照瓶（消除误差）（消除误差）放放置置于于水水样样深深度度处处一定时间后，测各瓶的含氧量变化，求初级生产量一定时间后，测各瓶的含氧量变化，求初级生产量34 Department of Environmental Science and Engineeringp通过氧气变化量测定总初级生产量 p1927年T.Garder, H.H.Gran用于测定海洋生态系统生产量： 从一定深度取自养生物的水样，分装在体积为125-300ml的白瓶(透光)、黑瓶(不透光)和对照瓶中； 对照瓶测定初
24、始的溶氧量IB； 黑白瓶放置在取水样的深度，间隔一定时间取出，用化学滴定测定黑白瓶的的含氧量DB、LB； 计算呼吸量(IB-DB)，净生产量(LB-IB)，总生产量(LB-DB)。35 Department of Environmental Science and Engineering5.2.3 次级生产（1）次级生产过程）次级生产过程净初级生产量是生产者以上各营养级所需能量的唯一净初级生产量是生产者以上各营养级所需能量的唯一来源。次级生产是指动物和其他异养生物的生产，次来源。次级生产是指动物和其他异养生物的生产，次级生产量的一般生产过程可概括于下面的图解中级生产量的一般生产过程可概括于下面
25、的图解中 ：36 Department of Environmental Science and Engineering37 未捕获未捕获(876.1g)猎物种群生产量猎物种群生产量(886.4g)被捕获被捕获(10.3g)被吃下被吃下(7.93g)I未吃下未吃下(2.37g)未同化未同化(0.63g)同化同化(7.3g)A净次级生产净次级生产(2.7g)P呼吸呼吸(4.6g)R次级生产量次级生产量37 Department of Environmental Science and Engineering5.2.3 次级生产（2）次级生产量的测定方法按已知同化量A和呼吸量R，估计生产量P P=
26、C-Fu-R， Fu-尿粪量根据个体生长或增重的部分Pg和新生个体重Pr，估计P P Pg Pr根据生物量净变化B和死亡损失E，估计P P B E 38 Department of Environmental Science and Engineering5.3 生态系统的能量流动生态系统能量流动规律生态系统中能流途径能量流动的生态效率39 Department of Environmental Science and Engineering5.3.1 生态系统能量流动规律生态系统是一个热力学系统，生态系统中能量的传生态系统是一个热力学系统，生态系统中能量的传递、转换遵循热力学的两条定律：递、
27、转换遵循热力学的两条定律：第一定律：能量守恒定律，能量可由一种形式转化第一定律：能量守恒定律，能量可由一种形式转化为其他形式的能量，能量既不能消灭，又不能凭空为其他形式的能量，能量既不能消灭，又不能凭空创造。创造。第二定律：熵律，任何形式的能（除了热）转化到第二定律：熵律，任何形式的能（除了热）转化到另一种形式能的自发转换中，不可能另一种形式能的自发转换中，不可能100100被利用，被利用，总有一些能量作为热的形式被耗散出去，熵就增加总有一些能量作为热的形式被耗散出去，熵就增加了。了。40 Department of Environmental Science and Engineering5
28、.3.1 生态系统能量流动规律生态系统中能流特点（规律）：生态系统中能流特点（规律）：能流在生态系统中是变化着的；能流在生态系统中是变化着的；能流是单向流；能流是单向流；能量在生态系统内流动的过程，就是能量不断递能量在生态系统内流动的过程，就是能量不断递减的过程；减的过程；能量在流动过程中，质量逐渐提高。能量在流动过程中，质量逐渐提高。41 Department of Environmental Science and Engineering5.3.2 生态系统能量流动的途径捕食食物链和腐食食物链是生态系统能流的主要渠道。能量流动以食物链作为主线，将绿色植物与消费者之间进行能量代谢的过程有机地
29、联系起来。捕食食物链的每一个环节上都有一定的新陈代谢产物进入到腐食食物链中，从而把两类主要的食物链联系起来。能量在各营养级之间的数量关系可用生态金字塔表示。42 Department of Environmental Science and Engineering5.3.2 能量流动的生态效率生态效率（ecological efficiencies）: 是指各种能流参数中的任何一个参数在营养级之间或营养级内部的比值关系。最重要的生态效率有同化效率、生长效率（营养级内部）、消费或利用效率、林德曼效率（营养级之间）。43 Department of Environmental Science an
30、d Engineering5.3.2 能量流动的生态效率同化效率(assimilation efficiency,AE): 衡量生态系统中有机体或营养级利用能量和食物的效率。对生产者来说，同化效率被植物固定的能量/吸收的能量，对消费者来说，同化效率同化量/摄取量生长效率(growth efficiency, GE) : 同一个营养级的净生产量与同化量的比值，即生长效率营养级位N的净生产量/营养级位N的同化量44 Department of Environmental Science and Engineering5.3.2 能量流动的生态效率消费或利用效率(comsumption effici
31、ency,CE) : 一个营养级对前一个营养级的相对摄取量，即：消费效率在营养级位N的摄取量/在营养级位N1的净生产量林德曼效率(Lindeman efficiency) : 某营养级位对上一个营养级位的能量利用效率，即：林德曼效率营养级位N的同化量/营养级位N-1的同化量45 Department of Environmental Science and Engineering林德曼效率林德曼效率46 Department of Environmental Science and Engineering5.4 生态系统的物质循环生物地化循环水循环气体型循环沉积型循环47 Department
32、 of Environmental Science and Engineering5.4.1 生物地化循环矿物元素在生态系统之间的输入和输出，它们在大气圈、水圈、岩圈之间以及生物间的流动和交换称生物地(球)化(学)循环。（1 1）概念）概念 指组成生物体的C、H、O、N、P、S等基本元素在生态系统的生物群落与无机环境之间反复循环运动叫生态系统的物质循环。 48 Department of Environmental Science and Engineering5.4.1 生物地化循环物质循环不同于能量流动，前者在生态系统中的运动是循环的；生物地化循环可以用库和流通率两个概念来描述。库是由存在
33、于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量的某种化学物质所构成的，可分为贮存库和交换库。前者的特点是库容量大，元素在库中滞留的时间长，流动速率小，多属于非生物成分；交换库则容量较小，元素滞留的时间短，流速较大。物质在生态系统单位面积(或单位体积)和单位时间的移动量称流通率。（2 2）特点）特点49 Department of Environmental Science and Engineering5.4.1 生物地化循环生物地化循环在受人类干扰以前一般是处于一种稳定的平衡状态。元素和难分解的化合物常发生生物积累、生物浓缩和生物放大现象。50 Department of Environmenta
34、l Science and Engineering影响物质循环速率的因素（1）元素的性质：有的元素循环的速率快，而有的则比较慢，这是元素化学特性和被生物有机体利用的方式不同所决定的。如CO2 1年,N 100万年。（2）生物的生长速率：决定生物对物质吸收的速率以及物质在食物网中运动的速度。（3）有机物质腐烂的速率：适宜的环境有利于分解者的生存，并使有机体很快分解，供生物重新利用。 （4）人类活动的影响： p开垦农田和砍伐森林引起土壤矿物质的流失，影响物质循环速率。 p化石燃烧把硫和二氧化硫释放大气中。51 Department of Environmental Science and Engi
35、neering5.4.1 生物地化循环（2 2）类型）类型水循环气体型循环沉积型循环52 Department of Environmental Science and Engineering5.4.2 水循环水循环的意义：水是所有营养物质的介质；水对物质是很好的溶剂；水是地质变化的动因之一。水循环的途径 人类活动对水循环的影响：空气污染和降水；改变地面，增加径流；过度利用地下水；水的再分布。53 Department of Environmental Science and Engineering5.4.2 水循环54 Department of Environmental Science
36、and Engineering5.4.3 气体型循环氧循环碳循环氮循环55 Department of Environmental Science and Engineeringp碳的重要性：生命元素、能量流动 p碳库：海洋和大气、生物体 p碳的存在形式：CO2，无机碳，有机碳 p主要循环过程 生物的同化和异化过程 大气和海洋间的CO2交换 碳酸盐的沉淀作用 p人类活动对碳循环造成严重影响，引起气候变化的主要原因碳循环碳循环(carbon cycle)56 Department of Environmental Science and Engineering碳循环碳循环(carbon cycl
37、e)化化泥碳泥碳煤煤大气中大气中CO2CO2碳化作用碳化作用石石油油水生植物水生植物光合作用光合作用腐烂腐烂燃燃料料呼呼吸吸作作用用光光合合作作用用腐烂腐烂扩散扩散57 Department of Environmental Science and Engineering氮循环氮的重要性（组成蛋白质和核酸的主要成分）p氮库：大气、土壤、陆地植被 p生物可利用的氮的形式：NO32-、NO22-、NH4+ p氮循环的主要过程： 固氮作用(nitrogen fixation)氨化作用(ammonification) 硝化作用 (nitrification)反硝化作用(detrification)58
38、 Department of Environmental Science and Engineering氮循环氮循环(nitrogen cycle)陆地陆地陆地陆地其它其它动植物动植物蓝藻蓝藻浅层死有机物浅层死有机物溶解溶解死有死有机物机物土土壤壤中中无无机机氮氮库库丢失于深丢失于深层沉积中层沉积中动植物动植物活体活体共生或共生或自由生活自由生活的固氮的固氮微生物微生物死有机体死有机体陆地陆地河流带走河流带走生物固氮生物固氮大气库大气库N2大气库大气库HN3,NO,NO2, N2O ，工业固氮工业固氮（汽车（汽车,化肥化肥,电厂）电厂）脱脱氮氮闪电闪电化学反应化学反应海洋海洋火火山山作作用用降
39、降水水大气大气59 Department of Environmental Science and Engineering5.4.4 沉积型循环磷循环硫循环60 Department of Environmental Science and Engineering磷循环（1）磷循环属典型的沉积循环 （2）磷以不活跃的地壳作为主要贮存库 （3）磷的循环过程： p岩石经土壤风化释放的磷酸盐和农田中施用的磷肥，被植物吸收进入植物体内；p沿食物链传递，并以粪便、残体或直接以枯枝落叶、秸秆归还土壤；p含磷有机化合物经土壤微生物的分解，转变为可溶性的磷酸盐，可再次供给植物吸收利用，这是磷的生物小循环； p
40、一部分磷脱离生物小循环进入地质大循环： 动植物遗体在陆地表面的磷矿化 磷受水的冲蚀进入江河，流入海洋61 Department of Environmental Science and Engineering磷循环（phosphorus cycle）沉积型循环沉积物中的磷沉积物中的磷（约为土壤和海洋中千倍以上）（约为土壤和海洋中千倍以上）陆地陆地海洋海洋死死有机物有机物土壤中的土壤中的无机磷无机磷活有机物活有机物死死有机物有机物深海的磷深海的磷活有机物活有机物捕鱼捕鱼鸟粪鸟粪悬浮在水中随河水带走悬浮在水中随河水带走摄取摄取排泄排泄死亡死亡下下,沉沉分解分解沉积沉积溶解于水溶解于水上升风化上升风
41、化开采开采摄取摄取排泄死排泄死亡亡上涌上涌62 Department of Environmental Science and Engineering硫循环硫硫的的主主要要蓄蓄库库是是岩岩石石圈圈、有有机机和和无无机机沉沉积积物物，沉沉积积物物的的硫硫酸酸盐盐主主要要通通过过自自然然侵侵蚀蚀和和风风化化或或生生物物的的分分解解以以盐盐溶溶液形式进入陆地和海洋生态系统。液形式进入陆地和海洋生态系统。 循环过程：循环过程： 陆陆地地和和海海洋洋中中的的硫硫通通过过生生物物分分解解、火火山山爆爆发发等等进进入入大大气气；大大气气中中的的硫硫通通过过降降水水和和沉沉降降、表表面面吸吸收收等等作作用用，
42、回回到到陆陆地地和和海海洋洋；地地表表径径流流又又带带着着硫硫进进入入河河流流，输输往往海海洋洋，并并沉沉积积于于海海底底。在在人人类类开开采采和和利利用用含含硫硫的的矿矿物物燃燃料料和和金金属属矿矿石石的的过过程程中中，硫硫被被氧氧化化成成为为二二氧氧化化硫硫(SO2)(SO2)和和还还原原成成为为硫硫化化氢氢(H2S)(H2S)进进入入大大气气。硫硫还还随随着着酸酸性矿水的排放而进入水体或土壤。性矿水的排放而进入水体或土壤。63 Department of Environmental Science and Engineering硫循环（sulfur cycle）陆地陆地海海洋洋沉积物（沉
43、积物（CaSO4,FeS2）溶解的溶解的SO42-SO2H2SSCaSO4FeS2死有机物死有机物活有机物活有机物SO42-降水降水SO2,SO42-扩散扩散海浪海浪SO42-大气大气上升，分化上升，分化SO2FeS2死有机物死有机物活有机物活有机物SO42-H2SS分解分解化肥工业化肥工业SO42-摄取摄取扩散扩散火山活动火山活动H2S ,SO2,SO42-植物摄取植物摄取SO2,SO42-降水降水SO2,SO42-化石化石燃烧燃烧 SO2H2S ,SO2,SO42-64 Department of Environmental Science and Engineering5.5 自然生态系
44、统功能生态系统格局森林生态系统草原生态系统荒漠和苔原生态系统水域生态系统65 Department of Environmental Science and Engineering5.5.1 自然生态系统格局5.5.1.1 生态系统类型及分布陆地生态系统湿地生态系统：水域生态系统森林生态系统草地生态系统荒漠生态系统苔原生态系统海洋生态系统淡水生态系统陆地和水域的过渡类型热带雨林生态系统常绿阔叶林生态系统落叶阔叶林生态系统常绿落叶阔叶混交林生态系统针叶林生态系统草甸草原生态系统典型草原生态系统荒漠草原生态系统66 Department of Environmental Science and E
45、ngineering5.5.1 自然生态系统格局5.5.1.2 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67 Department of Environmental Science and Engineering5.5.1 自然生态系统格局（1）纬度地带性由于太阳高度角及其季节变化因纬度而不同，太阳辐射量及与其相关的热量也因纬度而异，从赤道向两极温度递减。由于热量沿纬度变化，出现群落和生态系统类型的有规律更替，如从赤道向北极依次出现热带雨林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、北方针叶林与苔原。 68 Department of Environmental Science and Engine
46、ering5.5.1 自然生态系统格局（2）经度地带性在北美和欧亚大陆，由于海陆分布格局与大气环流特点，水分梯度常沿经向变化，因而导致群落和生态系统经向分异，即由沿海湿润区的森林，经半干旱的草原至干旱的荒漠。与纬度地带性表现的自然规律不同，经度地带性是局部大陆的自然地理现象。69 Department of Environmental Science and Engineering5.5.1 自然生态系统格局（3）垂直高度地带性在北美和欧亚大陆，由于海陆分布格局与大气环流特点，水分梯度常沿经向变化，因而导致群落和生态系统经向分异，即由沿海湿润区的森林，经半干旱的草原至干旱的荒漠。与纬度地带性表
47、现的自然规律不同，经度地带性是局部大陆的自然地理现象。海拔高度每升高100米，气温下降0.4-0.6，降水最初随高度增加而增加，超过一定高度增加而降低。由于海拔高度的变化，常引起群落和生态系统有规律的更替。表现垂直带谱：山地季雨林、山地常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林、针叶林、高山矮曲林、高山草原与高山草甸、高山永久冻土带 。70 Department of Environmental Science and Engineering5.5.2 森林生态系统5.5.2.1 森林生态系统的特征生物种类多、结构复杂；系统稳定性高；物质循环的封闭程度高；生产效力高。71 Department of
48、Environmental Science and Engineering5.5.2 森林生态系统5.5.2.2 森林生态系统的功能具有综合的环境效益；调节气候；涵养水源，保持水土；作为生物遗传资源库。72 Department of Environmental Science and Engineering5.5.2 森林生态系统5.5.2.3 我国的森林资源现状我国森林生态系统的主要问题：森林生态系统比例小，地理分布不均匀；森林生态系统生物群落结构发生变化，系统自身调节能力下降；恢复和重建速度慢。森林生态系统破坏的生态危害：促进沙漠化的过程；对大气化学产生影响；引起气候变化、增加自然灾害发
49、生的频率。73 Department of Environmental Science and Engineering5.5.2 森林生态系统我国森林生态系统恢复和重建对策：加快森林生态战略工程的建设，增大比例、改变格局；积极推广农林复合生态系统的建设；尽快建立南方用材林基地；加强科学管理，发挥现有森林综合效益潜力。74 Department of Environmental Science and Engineering5.5.3 草原生态系统5.5.3.1 草原生态系统的类型我国有大面积的温带草原，且类型丰富，主要类型有以下几类：(1)疏林草原 分布在气候湿润的森林边缘或疏林地区，适宜发展
50、畜牧业。(2)草甸草原 分布在气候适宜，雨量适中的地区，也比较适宜发展畜牧业。(3)干草原 分布在半干旱地区，草况不如上两种草原，可适当发展畜牧业。(4)荒漠草原 分布在干旱地区，草很少，不适宜发展畜牧业。(5)高山或高原草原 分布在高山和高原，有些发展畜牧业。75 Department of Environmental Science and Engineering5.5.3 草原生态系统5.5.3.2 草原生态系统的特点草原生态系统中生产者的主体是禾本科、豆科和菊科等草本植物，优势植物以丛生禾本科为主。垂直结构通常分为三层：草本层、地面层和根层。气候（温度）对草原植物有明显的影响。草原生态
51、系统中的初能消费者有适于奔跑的大型草食动物、穴居的啮齿动物以及小型的昆虫等；食肉动物有狼、狐、鼬、猛禽等。初级生产量在所有的陆地生态系统中居中等或中等偏下水平。76 Department of Environmental Science and Engineering5.5.3 草原生态系统5.5.3.3 草原生态环境恶化的原因超载过牧;不适宜的农垦；人类对资源的掠夺性开采。77 Department of Environmental Science and Engineering5.5.3 草原生态系统5.5.3.4 草原生态系统恢复和保护政策实行科学管理；发展人工草场；建立牧业生产新体系。
52、78 Department of Environmental Science and Engineering5.5.4 荒漠和苔原生态系统5.5.4.1 荒漠生态系统类型荒漠生态系统(desert ecosystem):是地球上最为干旱的地区，其气候干燥，蒸发强烈。由超旱生的小乔木、灌木和半灌木占优势的生物群落与其周围环境所组成的综合体。有石质、砾质和沙质之分。习惯上称石质、砾质的荒漠为戈壁(gobi),或戈壁沙漠(gobi desert)；沙质荒漠为沙漠(sandy desert)。79 Department of Environmental Science and Engineering5
53、.5.4 荒漠和苔原生态系统5.5.4.2 荒漠生态系统的特征生态环境严酷；荒漠生物群落极为稀少，植被丰富度极低；植物群落以超旱生小乔木和半木本植物为优势物种；生态系统生物物种极度贫乏，种群密度稀少，生态系统脆弱。80 Department of Environmental Science and Engineering5.5.4 荒漠和苔原生态系统5.5.4.3 荒漠化及荒漠化防治荒漠化（desertification）:是指在干旱、半干旱地区和一些半湿润地区，生态环境遭到破坏，植被稀少或缺少，土地生产力有明显的衰退或丧失，呈现荒漠或类似荒漠景观的变化过程。我国的荒漠化土地占国土面积的8。8
54、1 Department of Environmental Science and Engineering5.5.4 荒漠和苔原生态系统荒漠化的主要危害：对土地资源的损害；造成作物死亡；毁坏各种建设工程；损害水利、河道的正常效益；对通讯和输电线路的危害；引起沙尘暴。荒漠化防治对策：加强领导；重视保护濒临荒漠化的生产性用地；加强综合整治工作；因地制宜进行治理。82 Department of Environmental Science and Engineering5.5.4 荒漠和苔原生态系统5.5.4.4 苔原生态系统的特征苔原生态系统(tundra ecosystem)是由极地平原和高山苔
55、原的生物群落与其生存的环境所组合成的综合体，主要特征是低温、生物种类贫乏、生长期短、降水量少。我国的苔原为山地苔原，存在于温带东部的长白山和西部的阿尔泰山高山带。83 Department of Environmental Science and Engineering5.5.5 水域生态系统5.5.5.1 水域生态系统的类型 可分为淡水和海洋两大生态系统及其下属不同等级（或水平）的水域。其中，淡水生态系统通常包括湖泊、水库和江河生态系统，海洋生态系统通常包括沿海及内湾生态系统、 藻场生态系统、 珊瑚和红树林生态系统、外海生态系统、上升流生态系统、深海生态系统等。海洋生态系统中的前三者可统称为
56、沿海生态系统，后三者则为大洋生态系统。 84 Department of Environmental Science and Engineering5.5.5 水域生态系统5.5.5.2 水域生态系统的特点（1）环境特点水的密度大于空气，许多小型生物如浮游生物可以悬浮在水中，借助水的浮力渡过它们的一生。水的密度大还决定了水生生物在构造上的许多特点。水的比热较大，导热率低，因此，水温的升降变化比较缓慢，温度相对稳定，通常不会出现陆地那样强烈的温度变化。在海洋中至今还保留着原始的软骨鱼类和有活化石之称的矛尾鱼（Lafimeria）等古老的生物类群，这与海洋的水温均匀和环境无大的变化有关。 85 D
57、epartment of Environmental Science and Engineering5.5.5 水域生态系统（2）营养结构特点水域生态系统的生产者在其生态特征上与陆地差别很大，除一部分水生高等植物外，各类水域的生产者主要是体型微小但数量惊人的浮游植物。这类生产者的特征是代谢率高、繁殖速度快，种群更新周期短，能量的大部分用于新个体的繁殖。因此，生物量低。生物圈中最大的生态系统是海洋，固定的能量占生物圈各类生态系统总量的33%左右，但生产者的个体小，寿命短，其生物量还不及陆地森林生态系统的1/500，总量也只有3.3109吨。消费者层次的组成状况在淡水和海洋两类生态系统中的差别较大
58、。在淡水水域，消费者一般是体型较小、生物学分类地位较低的变温动物，新陈代谢过程中所需热量比常温动物少，热能代谢受外界环境变化的影响较大。 86 Department of Environmental Science and Engineering5.5.5 水域生态系统（3）功能特点与陆生生态系统相比，水域生态系统初级生产者对光能的利用率比较低。然而，初级生产转化为次级生产的效率，水域生态系统并不比陆地生态系统低。淡水生态系统中的这种转化效率一般在10以上。海洋生态系统中净生产量的60-90可被消费者转化为次级生产，只有一小部分被分解者利用。所以，分解者的作用远不如陆生生态系统重要。 87 Department of Environmental Science and Engineering5.5.5 水域生态系统5.5.5.3 水域生态系统的恢复和保护政策概括地说来，保护水域生态系统的最根本措施就是减轻人为干扰的压力，减轻对水质的污染和对水生生物资源的过度利用。 减少污水排放量；实行综合保护措施，提高系统自身的抵抗力；正确认识水生生物群落特征，合理利用生物资源。88
