生态金字塔包括哪三种类型
生态金字塔有三种类型:生态数量锥体、生态生物量锥体、生态能量锥体。三者不应相混,更不应将生态数量锥体与生态能量锥体混为一谈。生态学中常以金字塔的形式表示的有能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔等。
生态金字塔包括哪三种类型
生态能量锥体指的是在一个生态系统中,低营养级的生物所固定的能量一定比高营养级的大,即生态系统中的能量是沿食物链逐级递减的。由此,这个生态能量锥体必然是一个上尖下大的金字塔形锥体。
生物量锥体每一台阶的含义:表示每一营养级现存生物的质量,即有机物的总质量。能量是以物质形式存在的,因而每一营养级的生物量在一定程度上代表着能量值的高低,从这个意义上讲,生物量金字塔的形状一般同能量金字塔形状相似。
折叠生物能量锥体是指将单位时间内各个营养级所得到的能量数值由低到高绘制成的图形呈金字塔形,称为能量金字塔。营养级别越低,占有的能量就越多;反之,营养级别越高,占有的能量就越少。
英国人发现的海中金字塔,是如何形成的?岛上发现已灭绝物种
一提到金字塔,我们首先想到的就是在那些建造在埃及的古老建筑。这些金字塔的修建秘密我们暂时还未解开,可是在这些人工修建的金字塔之外。还有一处矗立在海中的一座金字塔,这座金字塔不是来自天外生物,也不是什么人为修建的,而是来自大自然的鬼斧神工。
它就是位于澳洲东海岸的柏尔金字塔岛,它是由英国皇家海军的中尉亨利·利居柏德·柏尔于1788年发现的,因此得名柏尔金字塔岛。
图为发现岛屿的报道
海蚀柱形成原因柏尔金字塔岛虽然被称为“金字塔”,但是它和金字塔没有什么关系,它就是因为形似金字塔而得名,但其实它是海蚀地貌中的一种:海蚀柱。海蚀柱是一种地质地貌形态,它一般位于海中靠近海岸处,由一个或多个陡峭的、往往是垂直的柱状岩石组成,这是由海岸侵蚀造成的。海蚀柱在风、水和沿海地貌效应的共同作用下,经过岁月的演变。当海岬的一部分被水流作用(海洋或水流冲刷岩石的力)侵蚀时,就形成了海蚀柱。水力削弱了岬中的裂缝,导致它们后来崩塌,而形成独立的海蚀柱甚至小岛。在水并不持续存在的地方,天然拱在重力作用下坍塌,及近地效应如风蚀,也会形成海蚀柱。侵蚀导致拱崩塌,剩下的坚硬石柱与海岸分离,就形成了海蚀柱。最终,侵蚀会造成海蚀柱崩塌,剩下一个石堆。海蚀柱可以为海鸟提供重要的栖息地,也有许多成了攀岩胜地。
图为海蚀柱
典型的海蚀柱形成于平坦的沉积岩或火山岩,个别的是在石灰岩的悬崖。这些岩石类型的介质硬度属于中等耐磨、耐侵蚀。更耐磨的岩层可能形成帽岩。(更软的岩石——如黏土——形成的峭壁则倾向于倒塌,且侵蚀太快难以形成海蚀柱,而更硬的岩石如花岗岩则是另一种侵蚀方式。)
图为海蚀柱
该形成过程往往始于海水冲击海岬的小裂缝,并扩大它们。裂缝逐渐扩大并变成一个小洞。当洞贯穿海岬,就形成了一个拱。进一步的侵蚀导致拱崩塌,就剩下一个离开海岸的坚硬石柱,这就是海蚀柱。最终,侵蚀会造成海蚀柱崩塌,剩下一个石堆。这种石堆通常会形成一个很低的小岩石岛,在高潮时会被淹没。
被称为太平洋之盾的柏尔金字塔山就是世界上最高的海蚀柱,柏尔金字塔山的长度1100米,宽度最宽可以达到300米。
图为柏尔金字塔山
“金字塔中的圣甲虫”柏尔金字塔山作为世界上最高的海蚀柱,因为受到海蚀效应的影响,海风不断吹拂着山体导致柏尔金字塔山上的生物很少,可是在这座“金字塔山”上确实有一群只生活在这座山上的“圣甲虫”,那就是豪勋爵岛竹节虫。
豪勋爵岛竹节虫还有个别名叫做:“树龙虾”,这是一种澳洲独有的一种竹节虫,这种虫子在豪勋爵岛数量极多,多到被当地人当作鱼饵使用。但自从1918年,由于外来的入侵物种黑鼠,导致这种昆虫在当地惨遭灭绝,最终在1930年被科研学者判定为彻底灭绝。
图为豪勋爵岛竹节虫
1960年一组登山队在豪勋爵岛东南方23公里处的柏尔金字塔山(海平面到海拔562米是完全没有植被的绝壁),在这里发现豪勋爵岛竹节虫的尸体。在之后的几次登山活动中,又个别发现了这种豪勋爵岛竹节虫的尸体,但始终没有发现存活的个体。
2001年,一群昆虫学家及保育人士前往柏尔金字塔山调查这座的生态环境的时候,在一片千层树丛发现了数量为20到30只的竹节虫部落。
为了保护这种昆虫,新南威尔士国家公园的工作人员,在柏尔金字塔山采集了两对成虫,分别送到了悉尼的私人饲育中心和墨尔本动物园进行复育工作。终于在2006年成功培育出50只成虫和千颗以上的待孵化的卵。
图为新南威尔士国家公园
豪勋爵岛竹节虫原先的腿部不是像现在这样粗壮,而是极为纤细的。但是由于生长环境遭到破坏,这些竹节虫不得不迁移到南方,为了适应有南方多风的天气,这些竹节虫将自己的大腿,进化得又粗又长,并且生长出了尖刺,进化过的大腿可以完全适应南方的环境,运动能力变得更加强大,捕食能力也大大增强
这种生物虽然名叫豪勋爵岛竹节虫,但是其实它的历史比这座豪勋爵岛的历史还有悠久,通过研究这些竹节虫的dna,研究人员发现,豪勋爵岛竹节虫具有2000多万年的历史,竹节虫的历史甚至比豪勋爵岛上的岩石还要早了1300万年。一个生活在地球上2000多万年的的生物就因为人类带来的物种入侵导致灭绝。
海蚀地貌除了我们在上文中提到的海蚀柱之外,还有海蚀崖、海蚀台、海蚀拱桥等地貌
1. 海蚀崖
这种地貌一般分布在风浪比较大的地方,海浪携带着泥沙和岩石颗粒不断冲击陡崖,在陡崖的底部形成浪蚀龛,海浪的冲击不断加大,最终导致了陡崖上方的岩石坍塌,最终形成了海蚀崖,这就是海蚀崖的形成过程。这种地貌主要分布在基性海岸,尤其是花岗岩和玄武岩的垂直柱状节理发育处。位于太平洋中北部夏威夷群岛的莫洛凯岛,为夏威夷群岛第四大岛,岸线在巨浪长年拍打、侵蚀下,崖壁陡立,东北岸靠近乌马莱希角附近,海蚀崖更为险峻,以平均大于55°的坡度面向**,高达1005米,这是迄今已经测得的世界最高大的海蚀崖。
图为莫洛凯岛
2. 海蚀台
海蚀崖是海蚀台的前身,海蚀崖受到海浪的冲击,不断后退,逐渐形成了一个覆有沙、砾等物质的缓台,海蚀台还伴生着海蚀柱或者海蚀丘。低潮时部分出露海面,高潮面没于海面之下。我国基岩海蚀崖前大都有浪蚀台出现。由于陆地上升或海面下降,浪蚀台被抬升后形成海蚀阶地。
图为海蚀台
3. 海蚀拱桥
海蚀拱桥是海蚀柱的前身,其两侧受波浪的强烈冲蚀,先是形成洞口较小的海蚀洞,随着时间和海浪的侵蚀作用加剧,洞口逐渐加大,最终形成了海蚀拱桥。这种地貌在中国广西沿海一带也有分布,居民据其形状形似由陆向海伸展的象鼻,又叫“象鼻山”。海蚀拱桥在全世界也有分布,比较著名有美国水晶湾和戈泽岛。
图为海蚀拱桥
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水藻,地球上最早的生命,地球真正的“主人”
说到藻类,人们会想到多年来云南滇池和安徽巢湖等湖泊的严重水华。尤其是前几年的太湖,太湖爆发了大规模蓝藻造成的水华,造成了周边居民饮用水的问题。
水花怎么了?水华和藻类之间的关系是什么?藻类在自然界(尤其是在水中)的重要地位是什么?这些也是人们最想知道的。
藻类的身世藻类是地球上最古老的光合作用的生物,目前,地球上有3万多种藻类。根据光合色素的不同等差异,藻类被分为十几类,如蓝藻、绿藻、硅藻、褐藻、红藻等。
世界上的藻类数量非常丰富,分布也比较广泛,主要生存在各种各样的湖泊江河中。其中生活在淡水中的种类约占90%;大约10%的物种生活在海水中。绿藻、硅藻和蓝藻是淡水中最常见的物种。在海里。硅藻的种类和数量很多,甲藻也很多。褐色的红色的水藻一般存在于海洋中,褐色的水藻则比较少见。
水生生态系统之基藻类看似不起眼,实则在生态环境中尤为重要。
它在水中影响着动物植物还有微生物,水藻的存在也制约了地球上大部分的生态系统。藻类和大型植物是这个生态系统的主要生产者。就藻类而言,它们可以通过光合作用将二氧化碳水合并转化为有机物,而光合作用可以用来构建自己的生物体并繁殖后代。同时,水藻的存在给各种动物提供了食物来源,如果把生态系统比作金字塔,那么水藻则是金字塔的基础部分。
如果水中没有藻类,其后果不仅是破坏生态系统循环,而且由于缺乏氧气和食物,其他生物也会窒息和饥饿。同时呢,藻类也是水中各种各样微量元素循环不可或缺的环节,因此,藻类在水生生态系统中是必不可少的。毫不夸张地说,世界上如果没有藻类,那么地球的身该系统将无法运行,尤其是水生动物和植物,它们将无法生活。
水环境的净化器尽管人们把水华问题归咎于藻类。事实上,这是一个很大的误解。藻类是大自然的“净化器”,但是要发挥它的最大功效则是必须在水里,也需要整个水中生态系统的配合。
藻类在发育的过程中需要氮元素,磷元素等,它们的存在直接减少了水中的微量元素,这就意味着起到了净化水质的作用,但它们只把水中的营养物质转移到藻类身上,而不会从水中去除这些营养物质。当藻类被鱼类吃掉的时候,它们体内的微量元素就会转化成鱼类的营养物质。当一些食肉鱼类吃掉浮游动物和植食性鱼类时,营养物质也会转移。如果渔民捕获这些吃掉水藻的鱼类,这就相当于取出的水中的某些微量元素和杂质,水就得到了真正意义的净化。
正是基于这一原则,有些部门会投放一些以水藻为食的鱼类,净化了水质取得了良好的效果。事实上,藻类已被用于净化水质多年。据报道,国内外已建立藻类氧化塘处理污水。目前,一些研究人员利用大型藻类来净化和改善水产养殖海水的水质。例如,中国科学院海洋研究所近年来培育了一种新的江蓠,它与木筏上的牡蛎混合。每公里苗绳生物量高达4230kg,相当于14.69kg/m2。其生物量含有2.5%的碳、0.25%的氮和3.396%的氧。如果每公顷生产50公斤新鲜芦笋,等于1250公斤碳,125公斤氮是固定的,同时释放3333公斤氧。这表明海藻可以净化养殖的海水。
然而,我们也应该知道,藻类对水质的净化作用是有限的。如果水体中的营养物质太多,污染就太严重,超过了生物链传递函数的极限。例如,在滇池、太湖和巢湖等污染严重的水体中,藻类和其他生物的净化功能将难以发挥作用。
水环境的监测者地球上各水体的水质差别很大。有些营养素含量很低,称为贫营养,有些则是富营养;有些水质呈酸性,有些水质呈碱性;有些是淡水,有些是盐水。生活在这些不同水体中的藻类也不同。某些藻类只能生活在具有相应水质的水体中,这是它们长期适应的结果。因此,通过多年的实际调查和测定,国内外研究人员对生活在不同类型水体中的典型代表藻类进行了分类和排序。例如,生活在清洁水或贫营养水中的典型代表性藻类包括鱼藻门和金藻门的金藻门、硅藻的扁藻等。;中营养水体的代表物种包括星藻、狗尾草、球藻等;硅藻的底栖藻类和脆性杆藻;富营养化水体的典型代表物种包括蓝藻的微囊藻和鱼腥藻、裸藻的裸藻和绿色裸藻、硅藻、绿藻的衣藻、小球藻和新月藻、隐藻的隐藻等,此外还有耐酸指示藻,如可变裸藻和嗜酸衣藻,以及抗铬裸藻,如梭形裸藻和绿色裸藻。
只要对任何水体中的藻类,特别是优势藻类进行定量采集和分析,并与分类整理的数据进行比较,就可以初步判断水体的水质。同样的,如果相同的水体遭受到了严重的污染,水体中的藻类则会发生变化,比如种类减少数量减少,通过调查水体污染前后藻类种类和数量的变化,可以分析和评价水体的污染状况。
目前,利用藻类评价水质及其变化已成为国内外广泛采用的基本方法之一。
水华与赤潮虽然藻类在自然界中扮演着非常重要的角色,但它们也给我们带来了很多麻烦。近年来,备受关注的太湖、巢湖和滇池水华以及中国近海地区的大规模赤潮与藻类密切相关。
水华赤潮是指一些藻类在淡水或海水中爆炸性繁殖,使水体呈现不同颜色,在水面上形成藻类漂浮物的现象。它被称为淡水中的水华和海水中的赤潮。“水华”还有“赤潮”它们的颜色各不相同比如有红色绿色褐色等,为什么这么多颜色呢,这取决于特定的水藻种类,因为不同的水藻含有不同的“光和色素”。大约有几十种藻类会形成赤潮,其中最常见的是由夜光藻等甲藻形成的红棕色赤潮。
水华赤潮作为一种水环境生态灾害,其根本原因是水体受到污染后已达到富营养化状态。如果发生水华赤潮,这时候水体中那些不耐受高营养的藻类会大幅度死亡,而且其他种类的藻类则会在这个环境下大幅度的繁殖,甚至是大爆发,这样就会导致水华赤潮,全世界大部分的水华赤潮都是这样形成的。
一旦发生水华和赤潮,则会进一步加重水体的污染,造成严重的生态系统危害:
首先是水中缺氧。水中有大量的藻类。尽管它们在白天暴露于阳光下时通过光合作用释放氧气,但它们在夜间通过呼吸消耗水中的溶解氧,特别是当微生物分解水中大量死亡的藻类和有机物时。这会让水中的氧气大量减少,会直接导致鱼虾类死亡。此外,由于藻类的大量存在,它会堵塞鱼的鳃,导致鱼的呼吸不良,严重时还会杀死鱼。
其次,一些水华藻类会产生毒素,如铜绿微囊藻,它会产生微囊藻毒素,损害肝脏,对鱼类和虾等水生动物造成毒性。如果这种有毒的水被人类或者是饮用的话会严重危害健康。
此外,形成的水华赤潮的藻类则有腐烂的味道漂浮在水面上的藻类会破坏景观,会使水体失去观赏的价值,也间接的破坏了旅游的资源。
另外呢,由于水华藻类遮挡了阳光水中的某些植物会获得不到阳光这也会导致一些水生植物的死亡。
水华赤潮它还会影响自来水的水质,还会增加水厂的净化成本,间接的降低了自来水的产量,甚至是无法出水,造成严重的“水危机”
据专家预测,未来5~10年,我国水体中蓝藻水华及其毒素的污染将普遍增加。迫切需要制定和实施预防和控制计划,开发高效廉价的控制技术。
目前,解决水华问题的有效途径只有一条,那就是彻底控制污染。
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