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1、农业生态系统,第二章,一、系统,1.系统的概念 系统（system）由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的有机整体 。,系统论：奥地利，L.V.Bertalanffy，20世纪30年代 信息论；Information theory,美国，C.V.Shanon 控制论：Cybernetics,美国，Nibert Wiener，1948,路德维希冯贝塔朗菲（Ludwig Von Bertalanffy，1901-1972)。他从生物学领域出发，涉猎医学、心理学、行为科学、历史学、哲学等诸多学科，以其渊博的知识、浓厚的人文科学修养，创立了具有深远意义的一般系统论，使他的名字永久
2、地与系统理论联系在一起。,自然界的一切都在一个统一的、运动的系统之中，一切伟大的进步都必须以系统论作为出发点和归宿。,Ludwig Von Bertalanffy（1901-1972) grew up in Austria and subsequently worked in Vienna, London, Canada and the USA. Today, Bertalanffy is considered to be a founder and one of the principal authors of the interdisciplinary school of thought
3、known as general systems theory. According to Weckowicz (1989), he occupies an important position in the intellectual history of the twentieth century. His contributions went beyond biology, and extended into cybernetics, education, history, philosophy, psychiatry, psychology and sociology. Some of
4、his admirers even believe that this theory will one day provide a conceptual framework for all these disciplines. Spending most of his life in semi-obscurity, Ludwig von Bertalanffy may well be the least known intellectual titan of the twentieth century.,（1）有两个以上的组分有机结合而成 （2）各组分之间有一定联系，系统具有边界 （3）各组分
5、以整体形式完成特定功能,2.系统组成的基本条件,（1）系统结构的有序性。 即各组分是有机结合而成。系统具有边界、系统的层次 （2）系统的整体性。 （3）系统功能的整合性。 系统具有其组分或子系统所没有的功能,3.系统的基本特征,4.系统的结构决定系统的功能,凡系统必有结构，结构决定功能，要改变系统的功能必须改变结构。这是系统论的基本观点。 系统的结构：是指系统内各组分之间的数量比例关系及其相互联系。 管理体制和运行机制 结构？,二、生态系统,1.生态系统的定义 生物与生物之间以及生物与其生存环境之间密切联系、相互作用，通过物质交换、能量转化和信息传递，成为占据一定空间具有一定结构、执行一定功能
6、的动态平衡整体，称为生态系统。简言之，在一定空间内的全部生物与非生物环境相互作用形成的具有一定功能的统一体称为生态系统。,（1）环境组分 辐射。短波辐射、长波辐射（热辐射）、宇宙辐射、核辐射。 无机物质 有机物质 土体、水、空气,2.生态系统的基本组分,（2）生物组分 生产者（producers）：是指自养生物，主要指绿色植物，也包括一些化能合成细菌。 消费者（ consumers ）：是指除了微生物以外的异养生物，主要指依赖初级生产者为生的各种生物。 分解者（decomposers）：主要是指以动物残体为生的异养微生物。,生态系统区别于一般系统的特点,生态系统也是系统，因此具有系统的共性。生
7、态系统还具有区别于一般系统的个性： （1）在组成成分方面，不仅包括各种无生命的物理、化学成分还包括有生命的生物成分，生物群落是生态系统的核心。 （2）在空间结构方面，生态系统大多与一定的地理组成相联系，具有明显的地域特征。,（3）在时间变化方面，生态系统中的生物组分具有生长、发育繁殖和衰亡的时间特征，使生态系统具有从简单到复杂，从低级到高级的演变发展规律。 （4）在内部功能方面，生态系统主要靠三大类群生物（生产者、大型消费者和小型消费者）协调的能量转化和物质循环过程完成。这种联结使系统内生物之间、生物与环境之间处于一种动态平衡关系。 （5）在外部关系方面，生态系统具有开放性，通过不断地从外界输
8、入物质和能量，经过转化变为各种输出，从而维系着系统的有序状态。,3.生态系统的结构,定义 物种结构 species structure 时空结构 space-time structure 营养结构 trophic structure,4.生态系统的功能,三大功能 能量流动：energy flow 物质循环: nutrient cycle 信息传递: information transfer,5.主要的生态系统类型,地球上全部生物极其生活区域称为生物圈biosphere 一般指大气圈到水圈约20km的厚度范围。有各种各样的生态系统。 （1）以环境为依据来划分 陆地生态系统 terestrial
9、ecosystem 又可分为森林生态系统forest ecosystem 、草原生态系统steppe ecosystem 、农田生态系统field ecosystem等以植被特征分类的各类型生态系统。,淡水生态系统freshwater ecosystem又可分为水体较稳定的湖泊生态系统、水库和鱼塘生态系统，以及水体常处于流动之中的溪流、江河生态系统。 海洋生态系统marine ecosystem又可分为海岸生态系统coastal ecosystem 、河口生态系统、浅海（大陆架）生态系统shallow sea ecosystem和深海生态系统ocean ecosystem 。,（2）根据人类干
10、扰程度为依据划分 自然生态系统 natural ecosystem 人工驯化的生态系统 semi-natural ecosystem 人工生态系统 artificial ecosystem,三、农业生态系统,1.农业生态系统的定义 农业生态系统（agroecosystem）是指在人类的积极参与下，利用农业生物种群和非生物环境之间以及农业生物种群之间的相互关系，通过合理的生态结构和高效的生态机能，进行能量转化和物质循环，并按人类的理想要求进行物质生产的综合体。,2.农业生态系统的基本组分,（1）农业生态系统的生物组分 农业生态系统的生物组分可以按功能区分为以绿色植物为主的生产者，以动物为主的大型
11、消费者和以微生物为主的小型消费者，然而占主要地位的生物是经过人工驯化的农业生物如农作物、家畜、家禽、家鱼、家蚕等, 以及与这些农用生物关系密切的生物类群，如作物病虫、家畜寄生虫、豆科植物的根瘤菌等。农业生态系统还增加了一个重要的大型消费者人。其他生物种类和数量一般少于同区域的自然生态系统。,（2）农业生态系统的环境组分 农业生态系统除了具有从自然生态系统继承下来的自然环境组分之外，还有人工环境组分。无论是水体、土体、气体甚至辐射，在农业生态系统中都或多或少受到人类不同程度的调节和影响。农业生态系统中的禽舍、温室、仓库、厂房、住房等生产、加工、贮存和生活设施都会成为系统内生物生活环境的一个组成部
12、分。设施中的环境与自然环境相比，温、湿、光、养分等条件都受到较大的改变，而目有独特的特点。,3.农业生态系统的结构,组分结构：component structure 时空结构：space structur and temporal structure horizontal structure,vertical structure 营养结构：,4.农业生态系统的基本功能,能量流 物质流 信息流 价值流value flow,5.农业生态系统的特点,(1)农业生态系统与自然生态系统 的比较 在农业生态系统中，由于人类的强烈参与，其结构组成已经发生了较大的变化，有别于自然生态系统，二者在结构与功能上的
13、差别如下页表：,Comparison of Natural and Agroecosystems Gliessman, 1998,（2）农业生态系统的特点 农业生态系统是被人类驯化了的自然生态系统，因此，它既保留了自然生态系统的一般特点，又具备很多人类改造、控制、调节、干扰甚至破坏所带来的新特点。新的特点主要表现在：,受人类控制。 净生产力高。 组成要素简化，自我稳定性较差。 开放性系统。 同时受自然与社会经济“双重”规 律的制约。 有明显的区域性。,The science of agroecology, which is defined as the application of ecolo
14、gical concepts and principles to the design and management of sustainable agroecosystems, provides a framework to assess the complexity of agroecosystems (Altieri 1995). The idea of agroecology is to go beyond the use of alternative practices and to develop agroecosystems with the minimal dependence
15、 on high agrochemical and energy inputs, emphasizing complex agricultural systems in which ecological interactions and synergisms between biological components provide the mechanisms for the systems to sponsor their own soil fertility, productivity and crop protection (Altieri and Rosset 1995).,Agro
16、ecosystems About 40% of terrestrial NPP is directly or indirectly consumed by humans. Agroecosystems are ecosystems which are consciously controlled by humans for the purpose of extraction. They include managed forests, farms, rangelands, and aquaculture systems. While hunting-gathering is sustainable at very low human densities, it is extremely damaging at high densities, and cannot be sustained for long. Thus agroecosystems are absolutely necessary. However, most agroecosystems today are not s
