03环境概论第3讲-世界与中国主要生态系统.ppt

环境概论 Introduction to Environment,董方 dongfangmail.ustc.edu.cn 土木与水利工程学院,第3讲 Major Ecosystems of the World and China 世界与中国主要生态系统,Outline,Earths Major Biomes 地球主要生物群落区 Aquatic Ecosystems 水生生态系统 Freshwater Ecosystems 淡水生态系统 Estuaries Ecosystems 河口生态系统 Marine Ecosystems 海洋生态系统 Interaction of Life Zones 生命区相互作用,Earths Major Biomes,A biome is a large, relatively distinct terrestrial region characterized by similar climate, soil, plants, and animals, regardless of where it occurs in the world. 生物群落区是面积大、具有相对明显特征的陆地区域，无论在世界何方，同类生物群区具有类似的气候、土壤与动植物。 Because it is so large in area, a biome encompasses many interacting ecosystems. In terrestrial ecology, a biome is considered the next level of ecological organization above those of community, ecosystem, and landscape.,世界9大Biomes,Tundra 苔原 Taiga 泰加群落，针叶树林地带 Temperate deciduous forest & temperature rain forest 温带落叶林或温带雨林地带 Temperate grassland 温带草原 Chaparral 沙巴拉群落，浓密灌木地带 Desert 沙漠 Tropical rain forest 热带雨林 Tropical dry forest 热带 Savanna 热带稀树大草原,赤道,Biome的影响因素,Near the poles, temperature is generally the overriding climate factor, whereas in temperate and tropical regions, precipitation （降雨）becomes more significant than temperature. Light is relatively plentiful in biomes, except in certain environments such as the rainforest floor. Other abiotic factors to which certain biomes are sensitive include temperature extremes as well as rapid temperature changes, fires, floods, droughts, and strong winds. Elevation（海拔） also affects biomes: Changes in vegetation with increasing elevation resemble the changes in vegetation observed in going from warmer to colder climates.,温度与降雨,世界陆地生态系统分布的基本规律,1，植被分布的纬向地带性与经向地带性,地带性植被,纬向地带性,经向地带性,2，世界植被水平分布的一般规律性,在南半球没有和北半球相对应的北方针叶林及苔原带 。,生物群落带大致与纬线平行。,在北纬40°和南纬40°之间由于信风的影响，使得西侧 为干旱区域，东侧为湿润的森林区域。,在亚热带，荒漠伸展到海岸，而在南半球，它们只限于 沿海地区。,西风带,东南信风,极地东风带,欧亚大陆（包括北非）植被地理分布规律,1，西欧北非系列（大陆西部）：由北向南更替的植被带为,冻原泰加林（寒温性针叶林）针阔叶混交林落叶阔 叶林硬叶常绿林和灌丛亚热带、热带荒漠热带稀树 草原热带雨林。,2，东欧西西伯利亚中亚阿拉伯系列（大陆中部）,冻原泰加林温带草原温带荒漠亚热带荒漠。,3，东亚系列（大陆东部）,冻原泰加林针阔叶混交林落叶阔叶林常绿阔叶林 季雨林雨林。,以上为纬度地带性。,经向变化规律：,东欧平原表现最为清楚 。,植被自西北至东南，依次为：冻原森林冻原泰加林针 阔叶混交林落叶阔叶林森林草原草原荒漠。,北美洲植被的经向变化也表现的非常明显。,从东向西，植被依次更替为森林草原荒漠森林。,中国植被的纬度地带性规律：,东部湿润森林区,植被自北向南依次分布着针叶落叶林温带针叶落叶阔叶 林暖温带落叶阔叶林北亚热带含常绿成分的落叶阔叶 林中亚热带常绿阔叶林南亚带常绿阔叶林热带季雨 林、雨林。,西部：温带半荒漠、荒漠带暖温带荒漠带高寒荒漠带高寒草原带高原 山地灌丛草原带。,植被的经度地带性规律：,Vertical Zonation垂直分区: The Distribution of Vegetation on Mountains山区植被分布,Hiking up a mountain is similar to travelling toward the North pole with respect to the major ecosystems encountered. This elevation-latitude similarity occurs because as one climbs a mountain, the temperature drops just as it does when one travels north. The types of organisms living on the mountain changes as the temperature changes. 植被种类随温度变化，与随高度变化类似,Vertical Zonation垂直分区: The Distribution of Vegetation on Mountains山区植被分布,海拔,纬度,海拔,纬度,生态系统随着海拔的升高而不同,植被分布的垂直地带性,植被垂直带性：植被带大致与山坡等高线平行，并且具有一 定的垂直厚（宽）度。,植被垂直带谱（结构）：山地植被垂直带的组合排列和更迭 顺序形成一定的体系。,例如：,长白山植被垂直带结构自下而上依次为： 落叶阔叶林针阔叶混交林寒温性常绿针叶林矮曲 林高山冻原。,大陆型的垂直带谱，每一个带所处的海拔高度，比海洋型同 一植被带的高度要高些，而且垂直带的厚度变小。,从低纬度的山地到高纬度的山地，构成垂直带谱的带的数量 逐渐减少，同一个垂直带的海拔高度逐渐降低，到冻原带， 山地植被和平地植被同属于一个类型。,局部地形对植被的影响,坡度和坡向对植被的分布具有很大的意义。,植物地理预测法则：根据南坡或北坡的植被可以预测更南或更北地区平地植物种或平地植物群落。 南坡单位面积接受的太阳辐射较多，因而较温暖干燥，有利于其稍南方植物的生长，北坡则相反。 在气候半湿润，而且湿润度从南向北加大的东欧平原，表现最为明显。如果在干旱气候下，而且干燥度由南向北加强，那么可能出现相反的情况。例如，在中国兰州附近，黄土山地的北坡往往出现草原，而南坡分布荒漠草原。,Biome 1: Tundra 苔原、冻原 Cold Boggy plains（沼泽平原）of the Far North,Tundra: A treeless area between the icecap and the tree line of Arctic regions, having a permanently frozen subsoil and supporting low-growing vegetation such as lichens, mosses, and stunted shrubs. 苔原：北极地区冰盖和乔本植被线之间的无树地区，有永冻底土，并支撑低的植物，如苔藓、地衣和发育不全的灌木,冻原 （tundra）,寒带植被的代表，主要分布在欧亚大陆北部和北美洲北部， 形成一个大致连续的地带。,冻原植被的特点 ：,冻原的环境特点：,冬季漫长而寒冷，有6个月见不到太阳；夏季短促而凉爽， 最热月平均气温为010，植物生长仅23个月。年平均温 度在0以下，年降水量不多。,冻原土壤的永冻层是冻原生态系统最为独特的一个现象 。 冻土层上部是冬冻夏融的活动层，活动层对生物的活动和土壤 的形成具有重要的意义。,植被种类组成简单,植物群落结构简单,植物极其耐寒,通常全为多年生植物，没有一年生植物,动物的种类也很少,冻原的类型 :,随着从南到北气候条件的差异，冻原又分为四个亚带：,森林冻原亚带,灌木冻原亚带,藓类地衣亚带,北极冻原亚带,青藏高原的高寒植被,青藏高原面积辽阔，跨有约12个纬度和24个经度。地处 亚热带和温带，四周为迥然不同的自然环境所围绕，其平均 海拔高度在4500米以上。,青藏高原植被在生态和植被外貌方面与一般的山地植被 相比有以下特点：,热量丰富，植被分布界限高,大陆性强，植被的旱生性显著,植被带宽广,高原上的山地植被垂直带明显,青藏高原植被分布大致由东南向西北，随着地势逐渐升高，依次分布着山地森林（常绿阔叶林、寒温性针叶林）带高寒灌丛、高寒草甸带高寒草原带（海拔较低的谷地为温性草原）高寒荒漠带（海拔较低的干旱宽谷和谷坡为温性山地荒漠）。,青藏高原上的这种植被带状更迭规律是水平地带性与垂直 带性相结合的结果，是具有平面形式的植被垂直带。这样的植 被带被称为高原地带性。,Biome 2: Taiga 泰加群落、针叶树林地带 Evergreen Forests of the North,Taiga: A subarctic, evergreen coniferous forest of northern Eurasia located just south of the tundra and dominated by firs and spruces. 泰加群落, 西伯利亚针叶林：欧亚大陆北部冻土地带以南的亚寒带常绿针叶林，主要树种为杉树和柏树,北方针叶林Boreal forest,针叶林是指以针叶树为建群种所组成的各种森林群落的总称。 北方针叶林就是指寒温带针叶林，它是寒温带的地带性植被。,寒温带针叶林主要分布在欧洲大陆北部和北美洲 。,北方针叶林特点：,夏季温凉、冬季严寒。,外貌十分独特 。,群落结构十分简单 。,Biome 3: Temperate Rain Forest 温带雨林 Lush Temperate Forests,主要分布: 美国华盛顿州的奥林匹克半岛和阿拉斯加的东南部; 加拿大温哥华岛的西海岸； 智利; 澳大利亚;,Biome 4: Temperate Deciduous Forest 温带落叶林 Broad-leaved Trees Shed Their Leaves,夏绿阔叶林 Summer green broad-leaved forest,由夏季长叶冬季落叶的乔木组成的森林称为夏绿阔叶林或 落叶阔叶林。它是在温带海洋性气候条件下形成的地带性植被。,夏绿阔叶林主要分布在西欧，并向东伸延到前苏联欧洲部分的东部。 在我国主要分布在东北和华北地区。 日本北部、朝鲜、北美洲的东部和南美洲的一些地区也有分布。,夏绿阔叶林主要由杨柳科、桦木科、壳斗科等科的乔木植物 组成。,特点：,季相变化十分显著 。,群落结构较为清晰 。,夏绿阔叶林的乔木大多是风媒花植物。,林中藤本植物不发达。,水果品质很好(白梨、沙梨、秋子梨、西洋梨 ),Biome 5: Grasslands 草原 Temperate Seas of Grass,草原steppe,草原是由耐寒的旱生多年生草本植物为主（有时为旱生 小半灌木）组成的植物群落。它是温带地区的一种地带性植 被类型。,草原在地球 上占据着一 定的区域。 各大洲都有 分布。 占陆地总面积的1/6。,草原群落的特点：,生活型多样(生活型指不同种类的植物对相似环境的趋同适应而在形态、结构、生理、尤其是外貌上所反映出来的植物类型),草原植物的旱生结构明显,草原群落的季相变化明显,草原动物区系十分丰富,中国草原群落的特点：,欧亚草原区的一部分,具有山地草原,我国草原可分为4个类型：草甸草原、典型草原、荒漠草原和 高寒草原。,植被的经度地带性规律：,Biome 6: Chaparral 沙巴拉、浓密灌木地 Thickets of Evergreen Shrubs and Small Trees,Chaparral: A biome characterized by hot, dry summers and cool, moist winters and dominated by a dense growth of mostly small-leaved evergreen shrubs, as that found in the foothills of California. 沙巴拉群落：由主要为小叶常绿密生的灌木组成的生物群落，夏季干旱炎热，冬季凉爽湿润，如存在于加利福尼亚州山麓小丘的一个生物群落,Biome 7: Deserts 荒漠 Arid Life Zones,荒漠(Desert),荒漠植被是指超旱生半乔木、半灌木、小半灌木和灌木占 优势的稀疏植被。荒漠植被主要分布在亚热带和温带的干旱地区。,荒漠植被的特点：,植被十分稀疏,植物种类非常贫乏,植物的生态生物型或生活型多种多样,植物具有明显的旱生结构,荒漠动物群落主要是爬行类、啮齿类、鸟类以及蝗虫等,荒漠生物群落的初级生产力非常低，低于0.5g/m2. a,物质循环的速率很低,我国荒漠植被按其植物的生活型划分，可分为3个荒漠植被亚型：,小乔木荒漠、灌木荒漠和半灌木、小半灌木荒漠。,Biome 8: Savanna 萨瓦纳 Tropical Grasslands热带(或亚热带)稀树大草原,非洲撒哈拉南部（非洲内陆北部地区以及苏丹南部地区）； 尼日利亚大部分地区，扎伊尔东北部，乌干达北部地区，肯尼亚西部地区，马拉维部分地区，坦桑尼亚部分地区，津巴布韦，莫桑比克，以及马达加斯加西部地区,Biome 9: Tropical Rain Forest 热带雨林 Lush Equatorial Forests,热带雨林(tropical rain forest),（1） 概念与分布,主要分布在中、南美洲亚马逊河流域、非洲刚果盆地、南亚等地区。中国云南、台湾、海南及澳大利亚局部地区也有分布。,（2）热带雨林的特点,种类组成特别丰富,群落结构复杂，树冠不齐，分层不明显,藤本植物及附生植物极丰富,常具板状根和支柱根,茎花现象很常见,寄生植物很普遍,热带雨林的植物终年生长发育,动物种类极其丰富,（3）世界热带雨林的三大群系类型,印度马来雨林群系,此群系包括亚洲和大洋洲所有的热带雨林。其特点是以龙脑 香科为优势，缺乏具有美丽大型花的植物和特别高大的棕榈科植 物，但具有高大的木本真蕨八字沙椤属(Alsophila)以及著名的 白藤属(Calamus)和兰科附生植物。,非洲雨林群系,非洲雨林群系主要分布在刚果盆地，面积约为60万平方公里。,非洲雨林的种类虽然比较贫乏，但有大量的特有种。其中棕 榈科植物尤其引人注意，如棕榈、油椰子等，咖啡属种类很多 (全世界具有35种，非洲占20种)。然而在西非却以楝科为优势， 豆科植物也占有一定的优势。,美洲雨林群系,该群系以亚马逊河河流为中心 ，为300万平方公里以上。,豆科植物是优势科，藤本植物和附生植物特别多，凤梨科、 仙人掌科、天南星科和棕榈科植物也十分丰富。,我国的热带雨林,台湾省南部 海南岛 云南南部河口和西双版纳 西藏自治区墨脱县境内（这是世界热带雨林分布的最北边界）,雨林以桑科的见血封喉(Antiaris toxicaria)、大青树(Ficus altissima) 马椰果(Ficusglomerata)、菠萝蜜(Artocarpus spp.)，无患子科的番 龙眼以及番茄枝科、肉豆蔻科、橄榄科和棕榈科的一些植物等。,世界雨林分布的最北边缘（西藏自治区墨脱县境内）。,附生与寄生植物较少。,龙脑香科的种类和个体数量不如东南亚典型雨林多。,小型叶的比例较大。,表现出一定程度上的季节变化。,Aquatic Ecosystems 水生生态系统,(一)水生生态系统的环境特点 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。 (二)水生生态系统的营养结构特点 水生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。 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 1500，总量也只有33×109t。 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。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。,(三)水生生态系统的功能特点 与陆生生态系统相比，水生生态系统初级生产者对光能的利用率比较低。据奥德姆对佛罗里达中部某银泉的能流研究，太阳总有效能中75.9不能为初级生产者所利用，22.88呈不稳定状态，实际用于总生产力的有效太阳能仅1.22%，除去生产者自身呼吸消耗的0.7，初级生产者净生产力所利用的光能只有0.52。 Aquatic ecosystems contain three main ecological categories of organisms: free-floating plantkton浮游生物, strongly swimming nekton自游动物, and bottom-dwelling benthos底栖动物.,Freshwater Ecosystems 淡水生态系统,Freshwater systems include rivers and streams (flowing-water ecosystems), lakes and ponds (standing-water ecosystems), and marshes (沼泽) and swamps (湿地) (freshwater wetlands). Specific abiotic (非生物)conditions and characteristic organisms distinguish each freshwater ecosystem. Although freshwater ecosystems occupy a relatively small portion (about 2%) of Earths surface, they have an important role in the hydrologic cycle: They assist in recycling precipitation that flows as surface runoff to the ocean. Large bodies of freshwater also help moderate daily and seasonal temperature fluctuations on nearby land. Freshwater habitats also provide homes for large numbers of species.,淡水生态系统的类型及其分布,淡水群落一般分为流水和静水两大群落类型。,组成我国淡水（湖泊、河流）植被的高等植物总数在50种以上。 南方和北方有许多种类是共同的，但总的说来，南方的种类较 多，区系比较丰富。 如：,蓖叶眼子菜、线叶眼子菜、水竹叶、眼子菜、穿叶眼子菜、苦草、细叶水 毛茛、金鱼藻、浮萍、紫萍、水蕨、水车前、满江红、菱 等等。,Rivers and Streams: Flowing-Water Systems,Many different conditions exist along the length of a river or stream. The nature of a flowing-water ecosystem changes greatly between its source (where it begins) and its mouth (where it empties into another body of water). Headwater streams (the small streams that are the sources of a river) are usually shallow, cold, swiftly flowing, and therefore highly oxygenated (溶解氧含量高). In contrast, rivers downstream from the headwaters are wider and deeper, cloudy (they contain suspended particulates), not as cold, slower flowing, and therefore less oxygenated. Along parts of a river or stream, groundwater (地下水) wells up through sediments on the bottom; this local input of water moderates the water temperature so that summer temperatures are cooler and winter temperatures are warmer than in adjacent parts of the flowing-water ecosystem.,湍流,支流,河漫滩,三角洲,盐沼,Lakes and Ponds 湖泊与池塘 Standing-Water Ecosystems 静水生态系统,Standing-water ecosystems are characterized by zonation. A large lake has three zones: the littoral, limnetic and profundal zones.(滨岸带、表水层带和深水层带),滨岸带、表水层带和深水层带,湖泊温度分布,斜温层,淡水沼泽,Estuaries 河口 Where Fresh Water and Salt Water Meet,红树林：指生长在热带、亚热带低能海岸潮间带上部，受周期性潮水浸淹，以红树植物为主体的常绿灌木或乔木组成的潮滩湿地木本生物群落。生长于陆地与海洋交界带的滩涂浅滩，是陆地向海洋过度的特殊生态系。,Marine Ecosystems 海洋生态系统,The Intertidal Zone（潮间带）: Transition between Land and Ocean. The Benthic Environment（深海环境）: Sea grass Beds, Kelp （海草）Forests, and Coral Reefs （珊瑚礁 ）. The Neritic Province（浅海带） ：Shallow Waters close to Shore. The Oceanic Province（大洋带）: Most of the Ocean The Impact of Human Activities,海洋生态系统的类型及其分布,海洋植物区系的地理分布也服从地带性规律。海洋生物 群落也像湖泊群落一样分为若干带：,1，潮间带（intertidal）或沿岸带（littoral zone）,2，浅海带或亚沿岸带（neritic 或sublittoral zone）,3，浅海带以下沿大陆坡之上为半深海带,4，大洋带（Pelagic zone）,透光层,远洋环境,潮间带,浅海带,大洋带,深海环境,深海区,超深海区,动植物的生物地理学地带分布,海草,珊瑚礁是石珊瑚目的动物形成的一种结构。 在深海和浅海中均有珊瑚礁存在。它们是成千上万的由碳酸钙组成的珊瑚虫的骨骼在数百年至数千年的生长过程中形成的。 珊瑚礁为许多动植物提供了生活环境，其中包括蠕虫、软体动物、海绵、棘皮动物和甲壳动物。此外珊瑚礁还是大洋带的鱼类的幼鱼生长地。,珊瑚礁分布,边礁、岸礁,环礁,堤礁, 堡礁,