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1、重点知识： u生态系统的一般特征； u生态系统的能量流动； u生态系统的物质循环； u自然生态系统。生态系统的一般特征u生态系统的概念u生态系统的组成成分u生态系统的结构 u生态系统的功能u生态系统的稳定性生态系统的基本概念u生态系统的定义:指在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环 和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能 单位，这个生态学功能单位称生态系统。u生态系统的特点:生态系统是经典生态学研究的最高层次；生态系统具有自我调节能力；能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能；生态系统中营养级的数目受限于生产者所固定的最大能量 和这些能量在流动过程中的巨大损失，因
2、此，营养级的数 目通常不超过56个；生态系统是一个动态系统，要经历一系列发育阶段。生态系统的组成成分u无机物u有机化合物u气候因素u生产者(producer)u消费者(consumer)u分解者(还原者) (decomposer)六大组成成分（四大基本成分）生产者：自养生物，主要是各 种绿色植物，也包括蓝绿藻和 一些能进行光合作用的细菌。消费者：异养生物，主要指以 其他生物为食的各种动物，包 括植食动物（一级） 、肉食动 物（二四级） 、杂食动物和 寄生动物等。分解者：异养生物，把复杂的 有机物分解成简单无机物，包 括细菌、真菌、放线菌和动物 等。三大功能群非生物成分生物成分 (生物群落)生态
3、系统的结构u空间结构u时间结构u营养结构食物链食物网食物链和食物网概念的意义生态系统的营养结构及能流和物流间的关系“螳螂捕蝉，黄雀在后”螳螂捕 蝉，黄 雀在后 ！植物汁液蝉 (初级消费者)螳螂 (二级消费者)黄雀 (三级消费者)鹰 (四级消费者) (顶极食肉动物)食物链u食物链和营养级：食物链指生态系统中不同生物之间在营 养关系中形成的一环套一环似链条式的关系，即物质和能 量从植物开始，然后一级一级地转移到大型食肉动物。食 物链上的每一个环节称为营养阶层或营养级，指处于食物 链某一环节上的所有生物种的总和。u食物链的类型：根据食物链的起点不同，可将其分成两大 类:牧食食物链：又称捕食食物链，以
4、活的动植物为起点的食 物链，如绿色植物，草食动物、各级食肉动物。寄生食物 链可以看作捕食食物链的一种特殊类型。腐食食物链：又称碎屑食物链，从死亡的有机体或腐屑开 始。食物网u食物网：生态系统中的食物链很少是单条、孤立出现的，它往往是交叉链索，形成复杂的网络结构，此即食物网。食物网食物链和食物网概念的意义u食物链是生态系统营养结构的形象体现。通过食物链和食 物网把生物与非生物、生产者与消费者、消费者与消费者 连成一个整体，反映了生态系统中各生物有机体之间的营 养位置和相互关系；各生物成分间通过食物网发生直接和 间接的联系，保持着生态系统结构和功能的稳定性。u生态系统中能量流动物和物质循环正是沿着
5、食物链和食物 网进行的。u食物链和食物网还揭示了环境中有毒污染物转移、积累的 原理和规律。生态系统的营养结构及能流和物流间的关系生态系 统的营 养结构 (能量 流动)环境 (土壤、空气、水 )生态系 统的营 养结构 (物质 循环)生产者 (绿色植物)消费者 (动物) 还原者 (细菌、真菌)放牧系统净初级 生产分解系统死有机物太 阳 辐 射 能呼吸散失呼吸散失能 流物 流生态系统的功能u能量流动：生产者消费者分解者， 单向； u物质循环：生物环境，双向；u信息传递：包括营养信息、化学信息、 物理信息和行为信息等，构成信息网。生态系统的信息传递u生态系统的信息特征u生态系统信息流动的过程和环节u信
6、息化的生态系统u生态系统的信息处理系统生态系统的功能生态系统的稳定性u生态系统的稳定性(生态平衡):生态系统通过发育和调节达 到一种稳定的状态，表现为结构上、功能上、能量输入和输 出上的稳定，当受到外来干扰时，平衡将受到破坏，但只要 这种干扰没有超过一定限度，生态系统仍能通过自我调节恢 复原来状态。生态系统稳定性包括了两个方面的含义 :一方面是系统 保持现行状态的能力 ,即抗干扰的能力（抵抗力）;另一方 面是系统受扰动后回归该状态的倾向 ,即受扰后的恢复能力 （恢复力）。u生态系统稳定性机制：生态系统具有自我调节的能力，维持 自身的稳定性，自然生态系统可以看成是一个控制论系统， 因此，负反馈调
7、节在维持生态系统的稳定性方面具有重要的 作用。生态系统中的反馈（正反馈（左）和负反馈（右）狼狼兔兔植物植物狼 饿 死狼 吃 饱吃了 较多 兔子吃了 较少 兔子兔 吃 饱兔 饿 死吃了 较少 的草吃了 大量 的草污染 鱼死亡污染 鱼死亡 鱼死亡 污染 生态系统的能量流动u生态系统的生物生产u生态系统中的分解u生态系统的能流过程u生态系统能流分析生态系统的生物生产u生物生产的基本概念生物生产生物量与生产量u初级生产总初级生产与净初级生产影响初级生产的因素初级生产量的测定方法u次级生产次级生产的基本特点次级生产量的测定方法生物生产u生物生产：是生态系统重要功能之一。生态系统不断 运转，生物有机体在能
8、量代谢过程中，将能量、物质 重新组合，形成新产品的过程，称生态系统的生物生 产。生物生产常分为个体、种群和群落等不同层次。u生态系统中绿色植物通过光合作用，吸收和固定太阳 能，从无机物合成、转化成复杂的有机物。由于这种 生产过程是生态系统能量贮存的基础阶段，因此，绿 色植物的这种生产过程称为初级生产。u初级生产以外的生态系统生产，即消费者利用初级生 产的产品进行新陈代谢，经过同化作用形成异养生物 自身的物质，称为次级生产。生物量和生产量u生物量:某一特定观察时刻，某一空间范围内，现有 有机体的量，它可以用单位面积或体积的个体数量 、重量（狭义的生物量）或含能量来表示，因此它 是一种现存量。u生
9、产量: 是在一定时间阶段中，某个种群或生态系 统所新生产出的有机体的数量、重量或能量。它是 时间上积累的概念，即含有速率的概念。有的文献 资料中，生产量、生产力和生产率视为同义语，有 的则分别给予明确的定义。u生物量和生产量是不同的概念，前者到某一特定时 刻为止，生态系统所积累下来的生产量，而后者是 某一段时间内生态系统中积存的生物量。总初级生产与净初级生产u初级生产过程可用下列方程式概述：光能6CO26H2O C6H12O6 6O2 叶绿素u总初级生产与净初级生产：植物在单位面积、单位时间内 ，通过光合作用固定太阳能的量称为总初级生产(量)，常 用的单位：J m -2 a-1 或 gDW m
10、 -2 a-1；植物总 初级生产（量）减去呼吸作用消耗掉的（R），余下的有 机物质即为净初级生产（量）。二者之间的关系可表示如 下：GPNP+R ； NPGPR初级生产量的测定方法u产量收割法：收获植物地上部分烘干至恒重，获得单位时间内 的净初级生产量。u氧气测定法：总光合量净光合量呼吸量u二氧化碳测定法：用特定空间内的二氧化碳含量的变化，作为 进入植物体有机质中的量，进而估算有机质的量。upH测定法：水体中的pH值随着光合作用中吸收二氧化碳和呼 吸过程中释放二氧化碳而发生变化，根据pH值变化估算初级生 产量。u叶绿素测定法：叶绿素与光合作用强度有密切的定量关系，通 过测定体中的叶绿素可以估计
11、初级生产力。u放射性标记测定法：把具有14C的碳酸盐(14CO32-)放入含有天 然水体浮游植物的样瓶中，沉入水中，经过一定时间的培养， 滤出浮游植物，干燥后，测定放射性活性，确定光合作用固定 的碳量。黑白瓶法黑瓶 （呼吸作用）白瓶 (净光合作用)对照瓶 （消除误差）放 置 于 水 样 深 度 处一定时间后，测各瓶的含氧量变化，求初级生产量次级生产的基本特点次级生产过程模型食物 资源未采食拒食未食粪便 (Fu)呼吸 (R)分解被采食可利用食用 (C)同化(A)动物产品 产生能量 (P)潜 在 能 量保持能量损 失 能 量C=A+Fu A=P+R C=P+Fu+R P=C-Fu-R生态系统中的分
12、解u资源分解的过程：分碎裂过程、异化过程和淋溶过程 等三个过程。u资源分解的意义： 理论意义：v通过死亡物质的分解，使营养物质再循环，给生 产者提供营养物质；v维持大气中二氧化碳的浓度；v稳定和提高土壤有机质含量，为碎屑食物链以后 各级生物生产食物；v改善土壤物理性状，改造地球表面惰性物质； 实践意义：v粪便处理v污水处理生态系统的能流过程u生态系统能量流动规律u生态系统中能流途径u能量流动的生态效率生态系统能量流动规律u生态系统是一个热力学系统，生态系统中能量的传递、转换 遵循热力学的两条定律：第一定律：能量守恒定律，能量可由一种形式转化为其他形 式的能量，能量既不能消灭，又不能凭空创造。第
13、二定律：熵律，任何形式的能（除了热）转化到另一种形 式能的自发转换中，不可能100被利用，总有一些能量作 为热的形式被耗散出去，熵就增加了。u生态系统中能流特点（规律）：能流在生态系统中是变化着的；能流是单向流；能量在生态系统内流动的过程，就是能量不断递减的过程；能量在流动过程中，质量逐渐提高。生态系统中能量流动的途径u牧食食物链和腐食食物链是生态系统能流的主要 渠道。u能量流动以食物链作为主线，将绿色植物与消费 者之间进行能量代谢的过程有机地联系起来。u牧食食物链的每一个环节上都有一定的新陈代谢 产物进入到腐屑食物链中，从而把两类主要的食物 链联系起来。u能量在各营养级之间的数量关系可用生态
14、金字塔 表示。呼吸分解者(细菌、真菌等）（散失 ）（散失）呼吸（散失）呼吸（散失）呼吸（散失）呼吸（输入 ）生态系统的能量流动（传递 ） 生态系统中的能量具有单向流动 特点12.662.8未固定生产者464.6植食性动物62.8肉食性动物12.6能量传递效率 （输入下一营养级的能量与本营养级能量的比值 ）单位（焦/厘米2 年）96.318.87.5分解者 14.6 12.52.10.1未利用 327.3 29329.35.0赛达伯格湖的能量流动图解赛达伯格湖的能量流动图解 呼吸 122.6 营营养级级流入 能量输输入下一营营 养级级能量呼吸作 用散失分解者 利用未利用能量 传递传递 效 率生产
15、产者464.662.896.312.5293植食性 动动物62.812.618.82.129.3肉食性 动动物12.67.50.15.0赛达伯格湖的能量流动图解的数据整理赛达伯格湖的能量流动图解的数据整理13.520.1自身呼吸作用消耗 分解者利用暂未利用12.662.8未固定生产者464.6植食性动物62.8肉食性动物12.613.5%13.5%20%20%96.318.87.5分解者 14.6 12.52.1微量未利用 327.3 29329.35.0呼吸 122.6 能量传递效率能量传递效率10%10%20%20%能量流动具有 逐级递减 特点能量金字塔生态锥体u生态锥体: 能量通过营养级
16、逐级减少，如果把通过 各营养级的能流量由低到高用图型表示，就成为一 个金字塔形，称能量锥体或能量金字塔。同样如果 以生物量或个体数目来表示，可能得到生物量锥体 和数量锥体 。三类锥体合称为生态锥体。a 生物量锥体 (gDW m-2 )b 能量锥体 (kcal m-2 a -1 )c 数量锥体( 个体 ha-1)1212生态锥体u数量锥体以各个营养级的生物个体数量进行比较，忽 视了生物量因素，一些生物的数量可能很多，但生物 量却不一定大，在同一营养级上不同物种的个体大小 也是不一样的。u生物量锥体以各营养级的生物量进行比较，过高强调 了大型生物的作用。u能量锥体表示各营养级能量传递、转化的有效程度， 不仅表明能量
