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森林生态学PPT汇总EXAM:名词解释10*3、简答5*6、论述2*202012-08-17生态学会讲座一、全球变暖是-“不可忽视的真相”-联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC) 还是“世纪大骗局”？-一些科学家及非政府国际气候变化专家小组（NIPCC） 两种观点，你赞成哪一方？（提问1）历史时期（一万年以来）：波动上升，有时为温暖期，有时为寒冷期事实告诉我们- 变暖是真的而且确实是全球性的二、全球变暖的原因-温室效应的加剧温室效应：太阳发出的短波辐射透过大气层到达地面，使地表温度上升，发出长波辐射，大气中的温室气体对短波吸收很弱，而对长波辐射吸收很强。因此地表从太阳辐射获得的热量相对多，而散失到大气层以外的热量相对少，地球表面的温度得以维持，这就是大气的温室效应。温室效应使地球表面温度提高了25度，否则地球将是一个寒冷的星球！温室气体:二氧化碳CO2、甲烷CH4、一氧化碳CO、臭氧O3、CFC11、CFC12、四氯化碳CCl4、一氧化氮NO大气中CO2浓度急剧增加的原因主要有两个：首先，随着工业化的发展人口的剧增，人类消耗的矿物燃料迅速增加燃烧产生的CO2释放进入大气层，使大气中CO2浓度增加；其次，森林、植被的减少，使全球总的光合作用减小，从而增加了CO2在大气中的积累。三、全球气候变暖的危害l 全球平均海平面每年上升12mml 极端气候出现频率增加l 非极地冰川大范围缩小，雪盖面积下降，永久性 冻土退化l 厄尔尼诺事件更频繁和强烈l 动植物生长范围向高海拔移动，生长周期和习性随之变化，粮食安全受到威胁 第一个因全球变暖而将要消失的国家-图瓦卢如果任由全球变暖、海平面上升，50年后，图瓦卢人难在故土找到一块立足之地。2009年10月17日，马尔代夫召开全球首次“水下内阁会议”，以凸显全球变暖对这个地球上地势最低的国家的威胁 马尔代夫位于印度洋，由一系列珊瑚礁组成，其中80%的陆地海拔不到一米。海平面上涨或许会在一个世纪内淹没这个印度洋岛国。2、极端气候出现频率增加l 干旱：西南旱灾l 洪涝灾害：1998年长江洪水成因l 气候异常:2008南方冻雨 2010年寒冬里的雷雨与冰雹 极冷和极热l 海洋升温，台风、飓风猛烈 飓风卡特里娜3、非极地冰川大范围缩小，雪盖面积下降，永久性 冻土退化4、厄尔尼诺事件更频繁和强烈 厄尔尼诺现象的基本特征是太平洋沿岸的海面水温异常升高，海水水位上涨，并形成一股暖流向南流动。它使原属冷水域的太平洋东部水域变成暖水域，结果引起海啸和暴风骤雨，造成一些地区干旱，另一些地区又降雨过多的异常气候现象。 至1997年的20年来厄尔尼诺现象分别在7677年、8283年、8687年、9193年和9495年出现过5次。19821983年间出现的厄尔尼诺现象是本世纪以来最严重的一次，在全世界造成了大约1500人死亡和80亿美元的财产损失。进入90年代以后，随着全球变暖，厄尔尼诺现象出现得越来越频繁。 5、 动植物生长范围向高海拔移动，生长周期和习性随之变化，粮食安全受到影响 l 生物锐减。全球变暖打乱了不同物种间成百上千万种处于微妙平衡中的生态关系。瑞士南部每年出现地面霜冻现象的天数骤降，而同时，入侵的外来物种数量则急剧上升，它们迅速占据了新创造出来的生态位置。世界上许多物种如今正受到气候变化的威胁，其中有一部分已经灭绝。l 科学家认为，最近几十年气候变暖导致了带菌者和疾病在纬度上的转移。随着温度的升高，带菌者的繁殖速度、数量增长和咬伤动物的次数也增加了；寄生虫的生长速度加快，传染期加长。在温带，冬季将会更短、气温将会更温和，这就增加了疾病的传播率。在热带海洋，夏季更加炎热，可能使寄主在热度的压力下更加容易受到影响。l 全球变暖使得高纬度地区更适合粮食的种植，而中低纬度地区则面临减产的威胁。l 据俄罗斯新闻网11月16日报道，多年来，生活在北极圈内的爱斯基摩人一直以海豹、驯鹿、北极熊及北冰洋的鱼类为食。而近年来，随着全球气候的变暖，北极地区的冰层开始大面积融化，那里的自然环境发生了巨大的变化，海豹和北极熊等动物由于不能适应环境的突变，它们的数量在锐减。这一变化正越来越严重地威胁爱斯基摩人的食物来源。四、气候变化的适应对策技术层面上的一些奇思妙想l 遮蔽太阳光（提问9）：太阳盾、在大气中释放二氧化硫l 远离太阳，降低光照l 增加碳汇储存二氧化碳能力：人造树l 保冷毯防止冰川消融实验成功1、美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的厄尔利构想的“太阳盾”：所谓“太阳盾”，实际上是一个直径达2000公里的巨型反射镜。按照厄尔利的设想，“太阳盾”被发射到太空后，可以安放在“拉格朗日点”上，面朝太阳，拒太阳光于数百万公里之外。在这一位置上，太阳和地球的引力相互抵消，因而可以自由调整“太阳盾”的角度，使其能发挥“空调”的作用。除了“太阳盾”，科学家们还有其他一些方案。可以将成群结队的小型太阳反射镜发射到近地球轨道上遮蔽阳光，从而抵消全球变暖。该方案是发射多达5万个小反射镜，每个直径100米，其目的是挡住1.8%的太阳光。美国国家科学院还认为，利用大炮、火箭等将具有降温作用的二氧化硫微粒发射到大气层上方或近地轨道，也可以获得同样的效果。最近，科学家又提出，发射的微粒可以不一定是二氧化硫，也可以是小金属片、有机染料或镀银的小型氢气球，只要能反射太阳光就可以。这些科学家认为，采用这种办法只要花上几十亿美元，成本还算是低。 2、面对全球气温不断升高，导致气候反常，美国科学家打算采用前所未有的做法使地球降温，就是把地球“推往”较凉爽的地方离太阳远一点，藉此化解温室效应，以及太阳变热而对地球造成的危害。 这个狂想是由美国太空总署一班科学家提出。当中的劳克林博士说：“这是透过高度准确计算，做到借力打力，四两拨千斤。” 在构思中，科学家会向彗星或小行星发射火箭，小心调较它们的轨道，让它们与地球擦身而过时，把部分引力能量(gravitational energy)传送给地球，从而令地球速度加快，进入离太阳更远的轨道。 3、人造树：“人造树在外形上有些像树，也有点像插在棍子上的一个散热器。在设计上，它们会像树一样吸收二氧化碳 (人类活动产生的最主要温室气体)并储存起来。它们看上去像挂着百叶窗的门桩，功能则与植物光合作用一样。人造树比真实树木在吸收碳的效果好上千倍，据统计，10万棵人造树即可捕捉整个英国家庭、运输和轻工业的碳排量，而500万棵即可应对全世界的碳排量。” 哥伦比亚大学的福克斯教授说：“这项技术值得被肯定，因为它大大提高了碳吸收效率。”同一所大学的莱克纳教授估计，生产一棵人造树的成本是2万美元(约合人民币13.5万元)。 4、加拿大阿尔博塔大学的工程技术专家彼得弗林想出了一个大胆的方案：将8000艘制冰船拖到北极地区，然后制造一个约30万平方公里（相当于美国新墨西哥州那么大）的超级含盐冰块。根据他的计划，这些制冰船在秋季抵达格陵兰岛，当冬天气温降到零下10摄氏度的时候，制冰船的水泵把海水抽出来洒在现有的冰盖上，这些海水很快会结成盐度很高的冰。等到来年春天，制冰船又把温暖的海水洒向“盐冰”，加速其融化，融化后产生的含盐很高的冷水将迅速沉入海底，增加洋流的下沉动力。根据计算，只要增加6的下沉动力，洋流循环系统就可以正常运行。5、 建湿地人工岛地点：沿海地区项目成本：每平方英里8亿美元湿地人工岛的发明者是美国蒙大拿州的布鲁斯卡尼亚，利用回收的废旧塑料制成篮球场大小的人工小岛，岛上种上植被，然后将这些人工岛放在遭到破坏的湿地水域。他为人工岛选择了特殊的植被，这些都是能够吸引湿地动物的植物，比如青蛙、水鸟、海狸等等。由于塑料人工岛的内部空隙很大，因此这些植被的根系能够穿过人工岛，成为一个网络，微生物也能附在塑料以及根系上。这样一个人工制造的小生态系统就可以起到净化水质的作用。 卡尼亚将他发明的人工岛称作“生物天堂”，他已经在自己农场内的一个藻类孳生的池塘中进行了实验，结果表明，“生物天堂”过滤了池塘中的大量肥料，并遏止了藻类的蔓延。目前全球已经有大约3000个这样的人工岛生态系统在发挥作用。新加坡的一个水库还特地用“生物天堂”系统来吸收污染物，清洁水质。6、用基因改良树木 地点：热带雨林 项目成本：每平方公里12万美元每天，全球的热带雨林面积都要减少10万英亩，有超过100个热带雨林物种灭绝。由于人类对木材的需求越来越大，专家预测到2050年全球的热带雨林将全部消失。解决方案：用基因的方法改良树种，从而减少人类对热带雨林的开发。这是位于美国南卡罗来纳州查尔斯顿的生物技术公司“ArborGen”的创意，根据他们的设想，以后农场主可以大规模生产树木，而所需土地只是原来的5。 “ArborGen”从2000年就开始了这项研究，他们从近十种树木中提取有用的基因，并力图培育出生长快、木材质量好的新树种。目前他们已经培育出18年就可以成材的松树，而松树原来的成熟期为30年。7、用水泵驯服飓风 地点：墨西哥湾 项目成本：50亿美元问题：全球变暖的另一大危害是极端气候现象增加。由于海水变暖，飓风变得越来越频繁，越来越猛烈。解决方案：为海洋表面的海水降温，即可以“驯服”飓风。这是美国新墨西哥州的发明家菲尔基什尔的构想，他计划在墨西哥湾里“插”进160万个水泵，这些水泵直达海底深处，一旦监测到飓风可能在墨西哥湾形成，这些水泵可以把海洋深处的冷水抽上来，为洋面的海水降温，从而让热带风暴消失。 “根据基什尔的计划，这项构成将历时4个月，耗资50亿美元，动用至少100艘运输船。基什尔发明的这种水泵以海水波浪为动力，曾经进行过单个水泵的试验，结果他一度使海面温度降低了3.7摄氏度。当然大规模试验不可能取得这样明显的效果，但专家指出，海水温度如果降低0.5摄氏度，飓风的力度将降低5。8、给冰川盖毯子 ：瑞士的阿尔卑斯山到2050年阿尔卑斯山冰川将会消融四分之三。 项目成本：每平方英里（1平方英里2.59方公里）1200万美元 解决方案：为了保护国内最宝贵的旅游资源阿尔卑斯滑雪场，瑞士人的办法是用一张张足球场大小的合成绝热毯“保温”，即保持毯子下面的低温。瑞士弗利兹兰多特生产一种号称“冰雪保护者”的双层轻质合成纺织品，上层是一层聚酯材料，可以反射阳光的紫外线；下层则是聚丙烯材料，具有很好的隔热性能。把这种材料覆盖在高山的冰雪上，即使夏天的阳光也无法使之融化。在2005年，这一材料在小规模试验中已经取得巨大成功两年间，“冰雪保护者”覆盖区域的冰雪比周边地区少融化80。目前弗利兹兰多特公司开始研发面积更大的覆盖材料，这些面积有6个足球场大的毯子将覆盖在瑞士最大的滑雪胜地劳立帕冰川上。Error! Reference source not found. 居家之道 1.照明用电 2.低碳烹调法 3.节水妙招 4.爱惜衣物之道 5.家用电器的节能使用 6.循环再利用 7.节能的健身方式8.节省取暖和制冷的9.可再生能源 10.垃圾分类处理 11.交流捐赠多余物品 出行之道1.自备购物袋或重复使用塑料袋购物 2.购买本地的产品 3.购买季节性的产品 4.减少肉、蛋、奶等动物性食品的采购 5.少用一次性制品 6.不要掉进奢侈品的陷阱 7.过度包装 8.使用在循环材料的好处 购物之道1.经济型汽车 2.燃料 3.明智的旅行 4.汽车保养 5.开车时 6.提高出门办事效率 低碳，你还可以从这些小事做起l 1、少用纸巾，重拾手帕，保护森林，低碳生活。l 2、每张纸都双面打印，相当于保留下半片原本将被砍掉的森林；l 3、随手关灯、开关、拔插头，这是第一步，也是个人修养的表现；电梯爬楼梯，省下大家的电，换自己的健康； l 4、绿化不仅是去郊区种树，在家种些花草一样可以，还无须开车 l 5、是的，一只塑料袋5毛钱，但它造成的污染可能是5毛钱的50倍； l 6、完美的浴室未必一定要有浴缸；已经安了，未必每次都用；已经用了，请用积水来冲洗马桶； l 7、关掉不用的电脑程序，减少硬盘工作量，既省电也维护你的电脑； l 8、没必要一进门就把全部照明打开，人类发明电灯至今不过130年，之前的几千年也过得好好的；l 9、考虑到坐公交为世界环境做的贡献，至少可以抵消一部分开私家车带来的优越感； l 10、尽量少使用一次性牙刷、一次性塑料袋、一次性水杯因为制造他们所使用的石油也是一次性的；l 11、其实利用太阳能这种环保能源最简单的方式，就是尽量把工作放在白天做； l 12、过量肉食至少伤害三个对象：动物，你自己和地球； l 13、可以理直气壮地说，衣服攒够一桶再洗不是因为懒，而是为了节约水电； l 14、定期清洗空调，不仅为了健康，还可以省不少电；l 15、科学地勤俭节约是优良传统；剩菜冷却后，用保鲜膜包好再送进冰箱；热汽不仅增加冰箱做功，还会结霜，双重费电； l 16、洗衣机开强档比开弱档更省电，还能延长机器寿命；l 17、如果只用电脑听音乐，显示器仅可以调暗，或者干脆关掉； l 18、如果热水用得多，不妨让热水器始终通电保湿，因为保湿一天所用的电，比一箱凉水烧到相同温度还要低； l 19、洗干净同样一辆车，用桶盛水擦洗只是用水龙头冲洗用水量的1/8 思考： 我的校园环保实践 第一讲 生态系统生物群落是特定空间或特定生境下具有一定的生物种类组成及其与环境之间彼此影响，相互作用，具有一定的外貌与结构，包括形态结构与营养结构，并具特定的功能的生物集合体。演替：指在群落发展变化过程中，一个阶段接着一个阶段，一个群落代替另一个群落的自然演变现象。 经典演替观 vs 个体论演替观（促进、抑制、忍耐）一、 概念生态系统Ecosystem著名生态学家 Tansley（1935年）在讨论有机体自身之间以及与环境之间复杂性的过程中首次提到一个词叫做生态系统（Eco-system；Ecosystem）Lindeman提出一个生态系统是特定时空内物理、化学和生物过程的集合。Whittaker: 生态系统是一个包括所有相互关联的有机体（植物、动物、微生物）及影响它们的环境的功能性系统。E.P. Odum: 一定区域内与物理环境产生关联的有机体的集合就是一个生态系统，在其中有着由能量流动形成的清晰的营养结构、生物多样性和物质循环（如存活着的与死亡的有机体之间的物质交换）。他的这一理论对现代生态学研究有很大的影响，他本人因此而荣获美国生态学的最高荣誉-泰勒生态学奖（1977）； 1988获得瑞典科学院颁发的克拉夫奖（Craafort Prize。生态学的诺贝尔奖）。弟弟H.T. Odum创立能值理论与方法（能量流动重要性）。现在：生物能量和物质通过一系列取食与被取食的关系在群落（生态系统）中传递，各种生物按其食物关系排列的链状顺序成为食物链（food chain）群落中交错的捕食竞争关系（feeding interaction）就是食物网（food web）Robert Paine（1966,1969）指出在如此复杂的捕食竞争过程中，我们发现有一些关键物种（keystone species；基石物种）对于群落的结构会产生决定性作用（关键种假说）。Paine总结：这两个案例对比结果显示捕食者数量越多会导致群落物种多样性升高。美国加利福利亚北部海湾的亚热带海岸食物网很多人不同意Paine的这个结论推导过程！理由：1、研究的群落食物网案例太少，不具有普遍性；2、这个结果可能是由于环境资源本身分布的异质性导致的。伤心的Paine认识到自己的“关键种假说”需要一个直接的实验验证 1966年移除顶级捕食者实验（地点：华盛顿Mukkaw Bay；实验内容：移除Pisaster海星；持续时间：2年；实验结果：物种数由15减少到了8，5年后只剩下2种）1971年移除顶级捕食者实验 (地点：新西兰西海岸；实验内容：移除Stichaster australis海星；持续时间：9个月；实验结果：物种数由20减少到了14）关键种假说验证的启示：1、生态系统的复杂性使其结构与功能扑朔迷离，人类尚在一点点探索过程中；（如非关键种长期缺失与多样性变化是否有关系？）2、能量流动和物质循环通过食物网作用于生态系统内所有的物种；3、复杂的生态过程使得营养级越高的物种越“重要”；4、生态系统对于干扰有一定的抵抗能力（海星需要每周抓一次，5年啊 T_T）三、生态系统的组成与结构基本组成: 生态系统是由生物与非生物组分构成。陆地生态系统一般是由一个复杂的生物群落和与之相伴的土壤、环境、能量和水分来源组成。关于生产者（能以简单无机物制造食物的自养生物）：陆地生态系统生产者产量主要与温度和湿度相关。不同温度带生态系统初级生产力（primary production，生态系统中自养生物固定的能量总量）不同已成共识，那么水分是如何影响初级生产力的呢？实际蒸散量（AET，actual evapotranspiration，每年单位面积蒸发散总量）Error! No bookmark name given.关于消费者（不能用无机物直接制造有机物，直接或间接地依赖与生产者所制造的有机物的异养生物）：Jane Lubchenko (1978)发现食草动物对植物物种数的影响有的是正面的，有的是负面的，有的两者都有。她认为想要解释这些互相矛盾的结果需要搞清楚（1）食草动物的食性；（2）当地群落植物相互竞争关系；（3）上述两点是如何在不同的环境中产生不同的作用机理的。一种潮间带蜗牛（Littorina littorea）对水藻群落影响实验：Jane Lubchenko (1978)实验结论：消费者对群落结构和生态系统能流网的影响取决于他们的1、食性2、消费者种群密度3、被捕食者竞争能力（重要！）关于分解者（异养生物，包括细菌、真菌、放线菌及土壤原生动物和一些小型无脊椎动物等。它们把动植物残体的复杂有机物分解为生产者能重新利用的简单的化合物，并释放出能量。）：1、碎屑食物链是地球上分布最广泛的食物链；2、分解速率受温度、湿度、凋落物化学组成和其它环境因子的影响；3、分解者起到的作用不仅仅是分解。分解者的其它作用：1、 碳封存四、生态位影响物种生长、生存、繁殖的所有环境因子，又称小生境、生态区位、生态栖位或是生态龛位Error! No bookmark name given.启示：1、生态位反应了生物对环境因子的需求；2、生态位镶嵌在能流、物流过程中，并受其影响。 在2009年发表的一篇论文中，UCLA地理学家Thomas Gillespie和John Agnew及学生预测，本拉登有80.9%的可能性隐藏在巴基斯坦阿伯塔巴德，他们正确预言了本拉登没有藏身山洞，而是躲在城市中。Gillespie和一班本科生，利用卫星数据和已知的最后行踪报告预测本拉登的去向。他们创建了一个概率模型。该理论的基本原理是，如果想要生存下来，需要前往一个低灭绝速率的地区以本拉登为例，也就是规模较大的城镇，那里能提供医疗与信息服务。 讨论：l 有人说生态系统的判定标准非常模糊，小到一滴水，大到整个地球都可以看做一个生态系统，请就此观点谈谈看法。l 竞争是如何影响演替进程的？生态位越复杂，能流、物流越复杂 中间能量层次越多 能量衰减越大，能量利用效率越高第二章 生态系统的能量流动一 关于能量的基本概念二 生物能量的来源三 生态系统的营养结构四 生态系统中能量动态和储存五 生态系统按能量来源的分类六 森林经营对生态系统中能量的影响七 小结引 言 为什么要研究生态系统的能量流动？l 能量是生态系统的驱动力l 林业、农业、渔业、牧业等工作者对森林、l 农田、渔场、草原等的经营管理，应掌握能量的输入和输出途径及其限制因素，以达到高产目的，设法调整生态系统的能量分配关系，使能量流向对人类最有益的部分。 一 关于能量的概念1 能量做功的能力。2 能量值的表示：卡或千卡。3 与生物体有关的几种能量形式：辐射能、机械能、化学能、热能4 .生态系统能量流遵循热力学定律 热力学第一定律:又称为能量守恒与转化原理,能量可从一种形式转换成另一种形式，但能量即不能增加也不会减少。 如太阳辐射能，通过绿色植物的光合作用转变为存在于有机物质化学键中的化学潜能；动物通过消耗自身体内贮存的化学潜能变成爬、跳、飞、游的机械能热力学第二定律(熵律entropy law):表达有关能量传递方向和转换效率的规律。 l 自然界中任何形式的能最终归宿是热能，且不可逆。l 任何一种能量的转换，总有一些能量损失掉，一种形式的能绝不会全部转换成另一种形式的能。热力学的两个定律第一定律：A = B + C 第二定律：C A A: 日光，100单位释放的能量 B: 热，98单位释放的能量形式 C:糖，2单位浓缩的能量形式二 生物能量的来源我们能利用的能量来自：太阳辐射、核能、地热太阳辐射能是生态系统中的能量的最主要来源。 按能量来源将生物分为：自养生物:光能自养型、化能自养型异养生物：草食动物、肉食动物、杂食动物、腐生物三 生态系统的营养结构（一）能量转换的途径，或称能量流动的渠道食物链(food chains)指生物界食物关系中，甲吃乙、乙吃丙、丙吃丁的现象。生物之间这种能量转换连续依赖的次序称为食物链。食物链类型：l 草牧食物链（捕食食物链）: 是以绿色植物为基础，从草食动物开始的食物链，草原和水体生态系统是以草牧食物链为主的生态系统。l 腐生食物链（碎食食物链）: 指以死有机物质为基础，从腐生物开始的食物链。森林是以腐生食物链为优势的生态系统。在森林中，有90%的净生产是被腐生生物所分解消耗的。寄生性食物链:由宿主和寄生物构成。它以大型动物为食物链的起点，继之以小型动物、微型动物、细菌和病毒。后者与前者是寄生性关系。在生态系统中各类食物链具有以下特点：l 在同一个食物链中，常包含有食性和其它生活习性极不相同的多种生物。l 在同一个生态系统中，可能有多条食物链，它们的长短不同，营养级数目不等。由于在一系列取食与被取食的过程中，每一次转化都将有大量化学能变为热能消散。因此，自然生态系统中营养级的数目是有限的。l 在不同的生态系统中，各类食物链的比重不同.l 在任一生态系统中，各类食物链总是协同起作用。（二）食物网(food webs)l 生物之间的捕食和被食的关系不是简单的一条链，而是错综复杂的相互依赖的网状结构，即食物网。l 食物网不仅维持着生态系统的相对平衡，并推动着生物的进化，成为自然界发展演变的动力。这种以营养为纽带，把生物与环境、生物与生物紧密联系起来的结构，称为生态系统的营养结构。（三）生态金字塔(ecological pyramid)l 数量金字塔(pyramid of numbers)l 生物量金字塔(pyramid of biomass)l 能量金字塔(energy pyramid)四 生态系统的能量动态和储存（一）基本名词解释l 生产量(production)：一定时期内有机物质增加的总重量。l 总生产量(gross production)：某一时期合成的有机物质总量.l 净生产量(net production)：总生产量减去呼吸损失的部分.l 初级生产量(primary production)：绿色植物的生产量.l 次级生产量(seconddary production)：消费者的生产量.l 生物量(biomass)：任一时间某一地方某一种群、营养级或某一生态系统有机物质的总重量。(kg/ha、g/m2、kj/m2)l 现存量(standing crop)：单位面积上当时所测得的生物体的总重量。l 生产力(productivity)：指单位时间单位面积的生产量，即生产的速率。（二）初级生产者（绿色植物）营养级1 能量输入 光合作用l 光合效能：太阳能量进入生态系统的效能。l 光合效能 100 测定值：152 能量消耗（1）呼吸的消耗l 植物群落呼吸损失掉的能量变化幅度在1590以上。损失量从极地到热带逐次提高。原因：温度增高，尤其是夜晚温度高。从而影响植物产量。（2）草食动物的消耗l 因生态系统类型不同而有很大变化。l 草地损失量约2860%之间。l 森林为1.5%2.5%。l 水体生态系统浮游植物群落6099。l 思考：如何看待森林中的昆虫？（3）凋落物的消耗3 净生产力和生物量l 奥德姆根据初级生产力将生态系统划分为4级：l 最低：荒漠和深海。l 较低：山地森林、热带稀树草原、某些临时农耕地、半干旱草原、深湖和大陆架。l 较高：热带雨林，长久性农耕地和浅湖。 最高：少数特殊的生态系统（农业高产田、河漫滩、三角洲、珊瑚礁、红树林）。能否提高生态系统的生产力？l 地球上的森林具有很大的生长潜力。l 生态系统生产力受到很多环境因子的限制，如光照、水分、温度、养分供应、生长期等。l 生态系统结构对生产力的提高也很重要。如何提高生态系统的生产力？l 给生态系统增加能量，从而提高光能利用效率。l 天然条件下：温度的升高，雨量的增多。l 人工条件下：营造高光合效能的速生树种，树种的合理混交，整地，灌溉，排水，施肥，森林抚育，病虫害防治等。4 生物量在植物体内的分 经营者的愿望l 林业工作者：净生产量更多地分布于树干；l 农民：要求农作物结出更多的种子或其他可食的块茎和根茎；l 主要影响因素：品种，环境，经营措施思考：如何让树干多长点儿？ 5 能量流周转期l 转换时间（年）=l (凋落物）转换时间（年）=（三）初级消费者（草食动物）营养级l 陆地生态系统中植物净生产量转换成食草动物净生产量的效率很低，多数均少于1。（四）二级消费者（肉食动物）营养级（五）腐生营养食物链l 在许多生态系统中占据能量流的大部分。影响凋落物分解的因子：水分，温度，pH值，氧气，土壤动物数量，凋落物理化性质，细菌和真菌的相对量。五、生态系统按能量来源的分类 纯太阳能生态系统l 主要或完全依赖太阳辐射的自然生态系统。l 生产力低，面积大。对于水循环、调节气候、净化空气等全球生态的平衡有重要作用。有自然补助能的太阳供能生态系统 l 有自然提供的其他能源，用以补助太阳辐射，从而增加有机物质的产量。如沿海潮汐带、河口湾和某些热带雨林。生产力和种群密度较高。有人类补助能的太阳供能生态系统 l 例如：农业的高产量，是由补助能量的大量输入来维持的，包括耕种、灌溉、施肥、除草等。l 燃料供能的生态系统生态系统提供的有机物满足不了人们的需要，需要从外界输入能量和物质六 森林经营对生态系统中能量的影响l 森林生物量的再分配l 腐生食物网能量流的变化l 草牧食物网能量流的变化思考：皆伐对森林能量固定的影响七 小结l 能量流动是生态系统的重要功能l 食物链是能量流动的渠道l 能量从一营养级到另一营养级的转换效率一般都很低。森林生态系统是陆地生态系统中利用太阳能最有效的类型。第三章 生态系统的养分循环一 植物体内的养分元素二 地球化学循环三 生物地球化学循环四 生物化学循环五 三种主要元素的循环六 森林生态系统生物地球化学循环的效能七 森林经营对森林生物地球化学循环的影响八 小结Error! Reference source not found.一 植物体内的养分元素l 重要元素：植物正常生长和代谢所必需的元素。其中，其浓度仅有若干ppm的称作微量元素，而浓度可用百分数表示的可称为大量元素;l 大量元素：氢、碳、氧、氮、钾、钙、镁、磷、硫;l 微量元素：氯、硼、铁、锰、锌、铜、钼生物体中主要的化学元素：氢、碳、氧、氮. 二、地球化学循环（geochemical cycles）：是指不同生态系统之间化学元素的交换，空间范围大。（一）气态循环（gaseous cycles）：C、N、O主要以气态形式输入和输出。为什么气态循环引起人们极大的重视？ 人类的活动每天都有大量CO、CO2、硫和氮的氧化物，以及各种有机物质和农药进入气态循环。 典型后果： 1、酸雨 2、温室效应（二）沉积循环 (sedimentary cycles) 地球化学循环中，大部分属于沉积循环类型。气象途径：如空气尘埃和降水的输入以及风侵蚀和搬运的输出 （生长在极贫瘠土壤上的森林，化学沉降物的输入有可能使其达到较高的生产量。）生物途径：动物的活动及人们从事农林经营活动可使养分在生态系统之间发生再分配。 例如：不合理的经营活动导致水土流失。地质水文途径：如来自于岩石、溪水中的养分输入。以及土壤水或地表水溶解的养分、土粒和有机物质从系统的输出。三、 生物地球化学循环 生态系统内部化学元素的交换，空间范围不大。植物在系统内就地吸收养分，又通过落叶归还到同一地方。绝大多数的养分可以有效地保留，积累在本系统之内。生物地球化学循环包括：（一）植物对养分的吸收l 大部分养分从土壤溶液中吸收；l 菌根营养（二）植物体内养分的分配（三）植物养分的损失l 雨水的淋失l 草食动物的取食l 生殖器官的消耗l 凋落物损失的养分思考：如何理解养分的“损失”？（四）凋落物的分解 凋落物分解和养分的释放是森林生物地球化学循环中最重要的一环分解过快或过慢对森林生长都不利。思考：热带雨林生产力高，生长快，但也最脆弱，为什么？（五）林下植被的作用 林下植被的凋落物含有相当高的养分，一般有利于森林死地被物的分解，从而提高土壤肥力。因此，林下保持一定数量的灌木、杂草以及苔藓，将会对森林的生产力起到有益的作用。思考：除此之外，林下植被还有哪些作用？（六）养分元素的直接循环四、生物化学循环(biochemical cycles) 指养分在生物体内的再分配，也是植物保存养分的重要途径。五 几种主要元素的循环 （一）水循环 （二）碳循环 （三）氮循环 ( 四) 磷循环 （五）硫循环 碳循环 (Carbon cycles)从大气中的CO2储库开始，绿色植物（生产者）在光合作用时，把碳从大气中取出，结合到碳水化合物中的分子中，然后，经过消费者和分解者，在呼吸和残体腐烂分解时，再回到大气。全球储存碳的数量约261018吨，但绝大部分以碳酸盐形式禁锢在岩石圈中。只有极少量碳参与经常性流动和圈层间的交换。各类生态系统固定碳的速率差别很大。全世界森林的储碳量为4000-5000亿吨。全球的植被和海洋是大气中CO2两个重要的调节器。大气中CO2浓度增加时，会有更多气体溶于海水，相反，大气CO2减少，海水中CO2又返回大气。然而由于人类活动大量排放CO2 ，森林植被的严重破坏和减少，大气中CO2浓度正逐步提高，并产生“温室效应”。思考：l 森林都吸收CO2吗？l 气候变暖后，森林起到什么作用？有些学者指出，大气CO2含量增加对植物会产生良好的影响，你认为如何？ 氮循环 (Nitrogen cycles)l 大气是主要的氮库，大气体积的78%为分子态氮。l 生态系统氮的来源：l 雷电：把大气中的氮，氧化成硝酸盐及其它含氮的氧化物，再由降水带入土壤，参与氮的循环。l 生物固氮：固氮细菌从土壤和大气中吸收氮素。l 工业固氮：如化肥厂。磷循环 (Phosphorus cycles)l 磷的主要来源：磷酸盐岩石和沉积物、鸟粪、动物骨骼等。l 磷在生物中含量少，但绝不可缺少。由于磷的难溶性，往往是植物生产力的主要限制因素。如果适当增加土壤中可利用的磷肥，大多数陆地生态系统的生产力，便可能明显增加。l 磷在江河及湖泊中的含量是有限的，我国南方红黄壤地区土壤中普遍缺磷。在生物圈中磷的数量正在减少，很多磷进入海洋沉积起来。l 然而，一旦江河、湖泊中磷含量提高，会引起藻类暴长。出现“富营养化”。硫循环 (Sulfur cycles)l 硫的主要储库：硫酸盐如石膏，也有少量存在于大气，主要是SO2和H2S。l 硫的来源：沉积岩石的风化、化石燃料（特别是煤）的燃烧、火山喷发和有机物的分解。l 硫的沉积循环：硫酸盐的侵蚀和风化，土壤中的硫酸盐被淋溶掉或被微生物还原。l 硫的气态循环：大气中的硫主要是SO2和H2S。前者产生于火山喷发和细菌的还原，后者产生于化石燃料的燃烧。大气中硫的化合物通常很快氧化成亚硫酸盐和硫酸盐，被雨水带回土壤。l 大气中亚硫酸盐和硫酸盐能与雨水结合形成硫酸，造成酸雨危害。六 森林生态系统生物地球化学循环的效能l 未经干扰的天然森林生态系统内，养分能够有效地积累和保存。l 贫养土地上森林对养分的保持能力可以补充养分不足的问题。l 世界各地许多森林溪流水的共同特点是，养分含量极低。森林生物地球化学循环的效能，为当前的环境问题提供一种可能的解决办法。七 森林经营对森林生物地球化学循环的影响l 经营措施可以有利于养分循环和增加养分的有效性或者造成养分的损失l “全树利用”表面上是对林地生物量的充分利用，是一种节约的措施，然而却造成林地养分的巨大损失，完全破坏了森林的生物地球化学循环。l 据研究温带森林，如按中等或较长的轮伐期（80-120年）并采用干材采伐方式，对林地养分的损失量不大。Summary陆地生态系统中，养分元素的循环分为：地球化学循环、生物地球化学循环、生物化学循环。生态系统内部演化的过程，总是向着保持和贮存养