生态学基础2010unit9

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1、第九章 生态系统的一般特征,第一节 生态系统的基本概念 第二节 生态系统的组成与结构 第三节 食物链和食物网 第四节 营养级与生态金字塔 第五节 生态效率 第六节 生态系统的反馈调节和生态平衡,参考文献 思考题,第一节 生态系统的基本概念,系统（system）的定义: 系统是指彼此间相互作用、相互依赖的事物，有规律联合的集合体，是有序的整体 构成系统的3个条件： 系统由许多成分组成 各成分间不是孤立的，而是彼此互相联系、互相作用的 系统具有独立的、特定功能。,第一节 生态系统的基本概念,生态系统（ecosystem）的定义: 由英国植物生态学家A.G.Tansley(1935)提出 指在一定的

2、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。 生态系统的特点: 生态系统是生态学的一个主要结构和功能单位，属于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。,第二节 生态系统的组成与结构,无机物 有机化合物 气候因素 生产者 (producer) 消费者 (consumer) 分解者 (

3、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。,非生物成分,生物成分 (生物群落),三大功能群,一、生态系统基本组成,第二节 生态系统的组成与结构,初级生产 初级生产力 次级生产 次级生产力 一般把自养生物的生产过程称为初级生产（或第一性生产），其提供的生产力称为初级生产力；而把异养生物的再生产过

4、程称为次级生产（或第二性生产），提供的生产力称为次级生产力。（p.194）,二、生态系统的结构特征 结构是生态系统内各要素相互联系、相互作用的方式，是生态系统的基础属性。 生态系统的结构特征：3方面 1）空间结构 ； 2）时间结构 ； 3）营养结构 生态系统各要素之间最基本的联系是通过营养结构来实现的。,（一）空间结构 空间结构分为：垂直结构和水平结构 1）垂直结构 生态系统在形成过程中由于环境的逐渐分化导致对环境有不同需要的生物各自占有一定的空间，具有明显的分层现象，构成生态系统的垂直结构（如森林生态系统，水域生态系统）； 2）水平结构 生态系统水平结构也是水平（分布）格局。生态系统中生物的

5、种类、密度等在二维平面中的不均匀配置，群落表现为斑块状的分布格局，称为镶嵌性。生态系统内环境因子不均匀性是形成镶嵌的主要外因。,（二）时间结构 生态系统的结构随时间变化而变化。一般有三个时间度量，一是长时间度量，以生态系统进化为主要内容；二是中等时间度量。以群落演替为主要内容；三是昼夜、季节等短时间的变化。 短时间变化反映动植物为适应环境因素的变化而引起的整个生态系统外貌上的变化，如季相、旱季和雨季。 不同年度之间生态系统外貌和结构也会有变化。这种变化可能是有规律的，也可能是无规律可循的。,第三节 食物链和食物网,营养结构 食物链(C.Elton,1942) 食物网 食物链和食物网概念的意义（

6、p197） 生态系统的营养结构及能流和物流间的关系,一个食物链的例子“螳螂捕蝉，黄雀在后”,螳螂捕蝉，黄雀在后！哈！哈！,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),食物链与食物网,食物链（food chain）和营养级（trophic level）：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。 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

7、物链（grazing food chain）：又称捕食食物链，以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（detrital food chain）：又称碎屑食物链，从死亡的有机体或腐屑开始。,两大类型的食物链间的关系,植物,食草动物,阳光,碎屑消费者,牧食食物链,碎屑食物链,食物网,食物网 (food web)：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。,顶级,二级食肉,食草,三级食肉,食物链和食物网概念的意义,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

8、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。 生态系统中能量流动和物质循环正是沿着食物链和食物网进行的。 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,生态系统的营养结构(能量流动),能流,物流,环境 (土壤、空气、水),生态系统的营养结构(物质循环),第

9、四节 营养级与生态金字塔,食物链和食物网是物种和物种间的营养关系这种关系错综复杂，为便于进行定量的能流和物种循环研究，生态学家提出了营养级的概念。 营养级：指处于食物链某一环节上的所有物种。例如，植物生产者的绿色植物和所有自养生物都位于食物链的起点，共同组成第一营养级。,第四节 营养级与生态金字塔,生态锥体（p.203）,a. 生物量金字塔,c. 能量金字塔,21,4,d. 数量金字塔,b. 生物量金字塔（倒型）,分解者,浮游生物,草食者,一级肉食者,二级肉食者,细菌,一级肉食者,草食者,浮游生物,净生产量 总生产量,第五节 生态效率,生态效率：是指各种能流参数中任何一个参数在营养级之间或营养

10、级内部的比值。 一、常用的几个能量参数 （一）摄取量 摄取量（I）表示一个生物摄取的能量（植物，日光能；动物，吃进的食物） （二）同化量 同化量（A）表示在动物消化道内被吸收的能量,第五节 生态效率,（三）呼吸量 呼吸量（R）指生物在新陈代谢和各种活动中所消耗的能量 （四）生产量 生产量（P）指生物呼吸消耗后所净剩的同化能量值,二、营养级位之内的生态效率,（一）同化效率 同化效率被植物固定的能量/吸收的日光能 被动物吸收的能量/动物的摄食量 即 Ae=An/In （二）生长效率 组织生长效率 即TGe= 生态生长效率 即TGe= ,n营养级的净生产量,n营养级的同化能量,NPn,An,n营养级

11、的净生产量,n营养级的摄入量,NPn,In,三、营养级位之间的生态效率,（一）消费效率（或利用效率） 消费效率 即Ce= 生态生长效率 即Ue= ,n1营养级的摄入量,n+1营养级的同化量,NPn,In+1,n营养级的净生产量,NPn,An+1,n营养级的净生产量,三、营养级位之间的生态效率,（二）林德曼效率 林德曼效率 或者 林德曼测定了这个比值，大约为1/10，被认为是重要德生态学定律。,n1营养级摄取的食物,n+1营养级的同化量,In+1,n营养级的同化量,An+1,In+1,In,Pn,An,An,In,In+1,Pn,n营养级摄取的食物,第六节 生态系统的反馈调节和生态平衡,生态系统

12、的稳定性（stability）(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resistance）;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resilience）。 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（negative feedbac

13、k）调节在维持生态系统的稳定性方面具有重要的作用。,封闭系统和开放系统的概念,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 ,生态系统的服务功能,生态系统服务(ecosystem service)：由自然系统的生境、物种、生物学状态、性质和生态过程所生产的物质及其所维持的良好生活环境对人类的服务性能称生态系统服务。 生态系统服务的主要内涵： 生物生产 生物多样性的维护 传粉、传播种子 生物防治 环境净化 土壤形成及其改良 减缓干旱和

14、洪涝灾害 调节气候 休闲、娱乐 文化、艺术素养生态美的感受,第一节 参考文献,刘增文，李雅素。生态系统稳定性研究的历史与现状。生态学杂志，1997，16（2）：5861。 孙刚 ,盛连喜 ,周道玮 ,生态系统服务及其保护策略 ,应用生态学报 ,1999，10（3）。 欧阳志云，王如松，赵景柱。生态系统服务功能及其生态经济价值评价。应用生态学报，1999，10（5）：635640。 辛琨，肖笃宁。生态系统服务功能研究简述。中国人口资源与环境， 2000，10（3）：2022。 蔡晓明。生态系统生态学。北京：科学出版社，2000，3955。,第一节 思考题名词解释,生态系统（ecosystem）

15、食物链（food chain） 食物网（food web） 碎屑食物链（detrital food chain） 捕食食物链（grazing food chain） 营养级（ trophic level ） 寄生食物链（parasitic chain） 营养物种（tropic species）* 生态危机 生态赤字,第一节 思考题问答题,从负反馈机制入手，谈谈生态系统的自我调节功能。 试就生态系统中反馈机制的形成和意义谈谈你的看法。 举例说明什么是食物链，有哪些类型？各类型有何异同？ 生态系统具有自我调节能力，其结构越复杂，物种数目越多，自我调节的能力就越强。 简述生态系统的基本结构和功能。

16、什么生态系统的服务功能，包括哪些内容？ 为什么说一个复杂的食物网是使生态系统保持稳定的重要条件？ 简述食物链和食物网理论的意义。 简述生态系统的三大功能群。 谈谈你对生态平衡的看法？,课堂讨论题,根据生态系统的有关原理，说明为什么西部大开发环境保要先行.,课堂讨论题,第一节 生态系统的基本概念,1 生态系统的概念 2 生态系统的组成成分 3 生态系统的结构 4 生态系统的功能 5 生态系统的稳定性 6 生态系统的服务功能,参考文献 思考题,3 生态系统的结构,空间结构 时间结构 营养结构 食物链(C.Elton,1927) 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,