生态体系功能的调整概要.ppt

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1、Chap.13生態體系功能的調整Ecology鄭先祐製作Ecology2000.生態體系功能的調整13.1生態學者經由實驗、比較研究、和數學模型，來瞭解生態體系。13.2淡水和海洋生態體系有相互不同的氮和磷的調整。13.3營養有限的生態體系，可能受到物理性傳送過程的影響。13.4生產量並沒有直接隨著營養循環而同等的改變。13.5系統模型以一組轉換互動功能，來描述生態體系的功能和結構。2Ecology2000生態體系功能的調整13.6水域生態體系的營養循環模型，包含於水體中的氮之轉換。13.7陸域生態體系的營養

2、循環，包含土壤、植物質量、和碎屑的部門。13.8生產量可能會受到草食動物影響而增加，或減少。13.9生態體系的調整是從上至下(topdown)，或是由下至上(bottomup)。3Ecology200013.1生態學者經由實驗、比較研究、和數學模型，來瞭解生態體系。生態體系研究的三種方法：(1)experimentalmanipulationsinthefieldorinthelaboratorynutrientadditionexperimentsbioassayexperiments(2)comparat

3、iveecosystemstudies(3)mathematicalmodeling4Ecology200013.2淡水和海洋生態體系有相互不同的氮和磷的調整。水域生態體系的浮游藻類是基礎生產量的主要來源。於這些藻類體內的C：N：P的比率是106：16：1。這個比率稱為Redfieldratio。N：P=16：1成為一個指標。假若環境的營養N：P比率小於16，那就代表N是限制因素。若是大於16，那就是磷營養是限制因素。5Ecology2000Phosphoruslimitationinfreshwater大部

4、份的溪流生態體系，限制因素通常是磷元素。但是乾旱的和半乾旱地區的溪流可能有例外的情況。另外，大部份的河口地區和廣大的海洋地區，N：P比率都很低，所以是受限於氮營養。6Ecology2000Fig.13-1Anexperimentallakedemonstratingcrucialroleofphosphorusineutrophication.下邊的湖，只有加入碳(sucrose)和氮(nitrates)肥。上邊的湖，除了碳和氮肥外，還加入磷(phosphate)肥。中間用塑膠隔板，分開上下邊兩個湖。7Eco

5、logy2000Fig.13-2粗光合作用生產率。Kuparukriver(Alaska)加磷肥後，生產量顯著的增加。8Ecology2000N和P的相互限制於加磷肥的上游，水域的Redfieldratio在13:1至78:1範圍間。加磷處理後，Redfieldratio下降到4.4:1至7.6:1。這個數值代表有氮是limiting。許多的湖泊，單加N或P所產生藻類增生的效果，都不如N和P一起加入。9Ecology2000NitrogenlimitationinmarineecosystemsFig.13-

6、3bioassayexp.測海水的葉綠素含量。氮和磷加入的效果最為顯著。其次是加氮的效果。10Ecology2000海域的營養限制於27個河口區，有21個的N:P比率遠低於16:1，因此nitrogenlimitationiswidespreadintheestuaries.有些海洋區域，比率高於30:1。Open-watermarineecosystems的生產量，受到氮的含量。因此，生產量最高量發生在淺水區，以及有強烈湧升流的地區。有些海域，雖然有N和P，但生產量仍未提高，可能還受限於鐵和矽元素。11Ec

7、ology2000Fig.13-4Mapsofthesouthernocean(a)高生產量和洋流的方向(b)矽、磷和氮的分佈12Ecology2000HNLC區域Fig.13-4雖然這個海域有湧升流，N和P的含量很高，但是高浮游植物的區域卻是相當的有限。這可能是受限於其它營養。Over20%oftheopenoceansappearstohaveabundantnitrogenandphosphorus,butlowdensitiesofphytoplankton.High-nutrientLow-chlo

8、rophyll(HNLC)區域13Ecology2000淤泥和固氮的重要性(Fig.13-5)碎屑淤泥14Ecology200013.3營養有限的生態體系，可能受到物理性傳送過程的影響。Fig.13-6Hypotheticalinteractionofnutrientuptakebyplants,nutrientmobility,concentrationgradients.低營養狀態高營養狀態15