Chap.12 陸域和水域生態體系的營養再生 (nutrient regeneration)

Chap.12 陸域和水域生態體系的營養再生(nutrient regeneration) Ecology 2000

營養再生(nutrient regeneration) • 12.1 陸域生態系的再生過程發生在土壤中。 • 12.2 風化(weathering)就是在近地表面的岩石受物理化學的力量breakdown。 • 12.3 營養離子的流失，是由土壤的有機質和黏土含量來決定。 • 12.4 陸域生態系的大部份營養物質的循環是經過碎屑食物鏈。 • 12.5 熱帶雨林的營養再生，比溫帶森林更快。 Ecology 2000

營養再生(nutrient regeneration) • 12.6 淺水的淤泥，於營養再生有重要的功能。 • 12.7 於無生產力的開闊水域，微生物作用是食物網和營養循環的顯要力量。 • 12.8 營養再生強烈的受到溪流河水的流動之影響。 • 12.9 河口區和沼澤區可能對海洋生態体系，提供能量和物質的淨輸入。 Ecology 2000

12.1 陸域生態系的再生過程發生在土壤中。 E：plant roots R：岩石 Ecology 2000 Fig. 12-2 土壤的剖面。

有機質層 植物根部 Ecology 2000

Fig. 12-1 profile of a poorly developed soil. Ecology 2000

12.2 風化(weathering)就是在近地表面的岩石受物理化學的力量breakdown。 Fig.12-3 不同氣候下的weathering之差異。 Ecology 2000

12.3 營養離子的流失，是由土壤的有機質和黏土含量來決定。 • 土壤中的黏土和有機質結合形成micelles。 • Micelle 外表帶負電，會吸附正電荷的離子。 • Permanent charges (不受pH影響) (Mg+2取代Al+3) • pH dependent charge • cation exchange capacity (CEC) (p.232) Ecology 2000

Fig. 12-5 溪流水計量器。測量集水區的營養流失情況。 Ecology 2000

Fig. 12-6 酸雨對P(光合作用)：R(呼吸作用)的影響。 Ecology 2000

12.4 陸域生態系的大部份營養物質的循環是經過碎屑食物鏈。 • 植物吸收土壤的營養速度，遠大於母岩風化出來的營養。 • Weathering adds little of these nutrients to the soil. (N, P. S) • Plant production (植物生產) depends on the rapid regeneration of nutrients from detritus (碎屑)。 Ecology 2000

Nutrient cycling in detritus 落葉的分解的過程： • (1) leaching of soluble minerals and organic compounds by water, (10%-30%的營養) • (2) consumption by large detritus-feeding organisms(millipedes, earthworms, 等無脊椎動物) (30-45%) • (3) by fungi (真菌) • (4) by bacteria Ecology 2000

Fig. 12-8 枯倒木上的真菌。可以分解 cellulose 和 lignin。 Ecology 2000

Fig. 12-9 外菌根和內菌根 C： root cortex S：vascular tissue stele 外菌根通常發現在熱帶地區。 Ecology 2000

Fig. 12-10 番茄栽培的成長情況。有真菌存在的，成長較多，特別在低磷肥的供應時。 Ecology 2000

12.5 熱帶雨林的營養再生，比溫帶森林更快。 • The high productivity of tropical forests is supported by • (1) rapid regeneration of nutrients from detritus under the warm, humid condition, • (2) rapid uptake of nutrients by plants from the top layers of the soil, and • (3) efficient retention of nutrients by plants. Ecology 2000

Fig. 12-11 (a) Costa Rica 一片約2公頃山坡地的燒砍。 Ecology 2000

Fig. 12-11 (b) 土壤流失。 Planting crops on clear-cut in the Tropics has had disastrous consequences. Ecology 2000

Fig. 12-12 A clear-cut at ehe Coweeta Hydrological Laboratory, North Carolina. 測試全伐所造成的影響： (1) increased stream flow several times (2) losses of cation increased 3 to 20 times (3) net loss of nitrogen as nitrate soared to 每年54kg/ha (原本每年可增加1-3Kg/ha) Ecology 2000

溫帶林 熱帶落葉林 Ecology 2000

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12.6 淺水的淤泥，於營養再生 (regeneration) 有重要的功能。 Fig. 12-13 Diagram of a lake ecosystem. Benthic Zone (底棲區) Littoral zone (水邊)(湖邊區) Ecology 2000

Fig. 12-14 世界海洋的基礎生產量之分佈圖。 Ecology 2000

水域淤泥的氮和磷的變動 • 有機物質的氮元素之解離過程，開始是 ammonification → nitrification (Fig. 11-13) • 另外，denitrification 可再轉回來產生N2 • 於 Wisconsin 的Mendota湖，每年就有13%的氮損失(約28,100公斤)，因為denitrification。 • 水域生態系若要有高生產力，淤泥和水面要有strong interchange。 Ecology 2000

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Fig. 12-15 英國湖泊水化學的季節性變化。 夏季，湖水分層化，湖面水和湖底無法交換。含氧量下降。 Ecology 2000

Fig. 12-16 Thioploca 細菌運用 S和 N的生化轉換過程。 Ecology 2000

12.7 於無生產力的開闊水域，微生物作用是食物網和營養循環的顯要力量。 Fig. 12-17 food chains 之比較。 plankton-based microbial-based Ecology 2000

12.8 營養再生強烈的受到溪流河水的流動之影響。 Fig. 12-19 溪流的營養之流動。 Ecology 2000

粗有機顆粒 Fig. 12-18 溪流生態體系的粗有機顆粒(CPOM)、細有機顆粒(FPOM)和溶解有機物(DOM)的轉變過程。 Ecology 2000

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12.9 河口區和沼澤區可能對海洋生態体系，提供能量和物質的淨輸入。 Fig. 12-20 salt marshes Ecology 2000

高生產量的體系 Fig. 12-21 Energy flow diagram for a Georgia salt marsh. Ecology 2000

Nitrogen budget Ecology 2000

Suggested readings • Baskin, Y. (1995) Can iron supplementation make the equatorial Pacific bloom? BioScience 45:314-316. • Bertness, M. D. (1992) The ecology of a New England salt marsh. American Scientist 80:260-268. • Jordan, C. F. (1982) Amazon rain forests. American Scientist 70:394-401. • Tunnicliffe, V (1992) Hydrothermal-vent communities of the deep sea. American Scientist 80:336-349. Ecology 2000

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