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1、生态系统生态学生态系统生态学第十一章：生态系统的一般特征第十一章：生态系统的一般特征一、生态系统的概念一、生态系统的概念 生态系统生态系统( (ecosystem)ecosystem)就是在一定空间中共同栖居就是在一定空间中共同栖居着的所有生物着的所有生物( (即生物群落即生物群落) )与其环境之间由于不断地与其环境之间由于不断地进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。 biosphere 2 ( science, v.302, 19 December 2003, p2053)二、生态系统的特征二、生态系统的特征1，生态系统是生态学上的一个主要结
2、构和功能单位。，生态系统是生态学上的一个主要结构和功能单位。2，生态系统内部具有自我调节能力。，生态系统内部具有自我调节能力。结构越复杂、物种数目越多，自我调节能力就越强。结构越复杂、物种数目越多，自我调节能力就越强。3，能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三，能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三 大功能。大功能。4，生态系统营养级的数目通常不会超过，生态系统营养级的数目通常不会超过56个。个。5，生态系统是一个动态系统。，生态系统是一个动态系统。 三、生态系统的组成三、生态系统的组成1，生产者生产者(producers) ：绿色植物、蓝绿藻和光合细菌绿色植物、蓝绿藻和光合细菌2，消
3、费者消费者(consumers)：包括杂食动物、寄生生物包括杂食动物、寄生生物 食草动物食草动物( (herbivores) herbivores) 食肉动物食肉动物( (carnivores)carnivores) 大型食肉动物或顶级食肉动物大型食肉动物或顶级食肉动物( (top carnivores):top carnivores):3，分解者分解者(decomposer) 分解者主要是细菌和真菌，也包括某些原生动物和蚯蚓、白蚁以及秃鹫等大型腐食性动物。4，非生物环境，非生物环境 无机物质无机物质 有机化合物：有机化合物： 如蛋白质、糖类脂类和腐殖质。如蛋白质、糖类脂类和腐殖质。 气候因素
4、气候因素四、食物链和食物网四、食物链和食物网1，概念，概念 各种生物按其取食和被食的关系而排列的链各种生物按其取食和被食的关系而排列的链状顺序称为食物链状顺序称为食物链( (food chain) food chain) 。如：如：浮游植物浮游植物浮游动物浮游动物食草性鱼类食草性鱼类食肉性鱼类。食肉性鱼类。 植物植物蝴蝶蝴蝶蜻蜓蜻蜓蛇蛇鹰。鹰。 生物扩大作用生物扩大作用(biological magnification) 如：如：DDTDDT在海水中浓度为在海水中浓度为5.0105.010-11-11g g，浮游植物含浮游植物含4.0104.010-8-8g g，蛤中蛤中4.2104.210-
5、7-7g g，到银鸥达到银鸥达75.51075.510-6-6g g，扩大了百万倍扩大了百万倍。营养级越高，积累剂量越大。营养级越高，积累剂量越大。 食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越强，反之食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越强，反之亦然。亦然。2，食物链的类型，食物链的类型 捕食食物链捕食食物链( (grazing food chain) grazing food chain) 以吃活的动植物为起点的食物链以吃活的动植物为起点的食物链 。 碎屑食物链碎屑食物链( (detritaldetrital food chain) food chain) 以吃死生物或腐屑为起点的食
6、物链以吃死生物或腐屑为起点的食物链 。3，食物链的特点，食物链的特点 陆地和浅水生态系统中，能流是以碎屑食物链为主。陆地和浅水生态系统中，能流是以碎屑食物链为主。 陆地生态系统中，净初级生产量只有很少一部分通陆地生态系统中，净初级生产量只有很少一部分通 向捕食食物链。向捕食食物链。 只在某些水生生态系统中，捕食食物链才会成为能只在某些水生生态系统中，捕食食物链才会成为能 流的主要渠道。流的主要渠道。 寄生食物链（寄生食物链（parasitic chainparasitic chain） 沿着食物链动物个体越来越大的概念，只适用于一般情况。沿着食物链动物个体越来越大的概念，只适用于一般情况。五、
7、营养级和生态金字塔五、营养级和生态金字塔1，营养级（，营养级（trophic level） 一个营养级是指处于食物链某一环节上的所有生一个营养级是指处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。物种的总和。 如，作为生产者的绿色植物和所有自养生物都位于食物链的起如，作为生产者的绿色植物和所有自养生物都位于食物链的起点，共同构成第一营养级。所有以生产者点，共同构成第一营养级。所有以生产者(主要是绿色植物主要是绿色植物)为为食的动物都属于第二营养级，即植食动物营养级。第三营养级食的动物都属于第二营养级，即植食动物营养级。第三营养级包括所有以植食动物为食的肉食动物。以此类推，还可以有第包括所有以植食动物为
8、食的肉食动物。以此类推，还可以有第四营养级四营养级(即二级肉食动物营养级即二级肉食动物营养级)和第五营养级。和第五营养级。 营养级的位置越高，归属于这个营养级的生物种类和数量营养级的位置越高，归属于这个营养级的生物种类和数量就越少。就越少。 离基本能源越近的营养级，其中的生物受到取食和捕食的压离基本能源越近的营养级，其中的生物受到取食和捕食的压力也越大，因而这些生物的种类和数量也就越多，生殖能力也力也越大，因而这些生物的种类和数量也就越多，生殖能力也越强。越强。2，生态金字塔生态金字塔(ecological pyramid) 指各个营养级之间的数量关系。可用生物量、能量和个体指各个营养级之间的
9、数量关系。可用生物量、能量和个体单位来表示。单位来表示。六、生态效率（六、生态效率（ecological efficiencies） 指各种能流参数中的任何一个参数在营养级之间或指各种能流参数中的任何一个参数在营养级之间或营养级内部的比值关系。营养级内部的比值关系。各种能流参数如下：1 1，摄食量（，摄食量（I）: 表示一个生物所摄取的能量。对于植物来说，它代表光合作用所吸收的日光能；对于动物来说，它代表动物吃进的食物的能量。 2，同化量（同化量（A）: 对于动物来说，它是消化后吸收的能量，对分解者是指对细胞外的吸收能量；对于植物来说，它指在光合作用中所固定的能量，常常以总初级生产量表示。 3
10、，呼吸量（呼吸量（R）: 指生物在呼吸等新陈代谢和各种活动中消耗的全部能量。 4，生产量（生产量（P）: 指生物在呼吸消耗后净剩的同化能量值，它以有机物质的形式累积在生物体内或生态系统中。对于植物来说，它是净初级生产量。对于动物来说，它是同化量扣除呼吸量以后的净剩的能量值 。同化效率同化效率 = = 被植物固定的能量被植物固定的能量 / / 植物吸收的日光能植物吸收的日光能 = = 被动物消化吸收的能量被动物消化吸收的能量 / / 动物摄食的能量动物摄食的能量 即即 Ae = An / In； 生产效率生产效率= = n n营养级的净生产量营养级的净生产量 / / n n营养级的同化能量营养级
11、的同化能量 即即 Pe = Pn / An 消费效率消费效率= = n+1n+1营养级的消费能量营养级的消费能量/ / n n营养级的净生产量营养级的净生产量 即即 Ce = In+1 / Pn； 林德曼效率林德曼效率= =n+1n+1营养级所获得的能量营养级所获得的能量/ /n n营养级获营养级获得能量得能量 大型动物的生长率低于小型动物。大型动物的生长率低于小型动物。 老年动物的生长率低于幼年动物。老年动物的生长率低于幼年动物。 肉食动物的同化效率高于植食动物。肉食动物的同化效率高于植食动物。 草原生态系统中的植食动物比森林生态系统中的植草原生态系统中的植食动物比森林生态系统中的植 食动物
12、能利用较多的初级生产量。食动物能利用较多的初级生产量。 恒温动物的同化效率很高，但生长效率极低。恒温动物的同化效率很高，但生长效率极低。 变温动物的同化效率比较低，但生长效率极高。变温动物的同化效率比较低，但生长效率极高。 变温动物的总能量转化效率要比恒温动物高的多。变温动物的总能量转化效率要比恒温动物高的多。 变温动物是生态系统中更有效的变温动物是生态系统中更有效的“生产者生产者”。特点特点七、生态系统的反馈调节与生态平衡七、生态系统的反馈调节与生态平衡1，反馈（，反馈（feedback） 当生态系统中某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的响应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程就叫反馈。 负反馈负反馈（negative feedback） 正反馈正反馈(positive feedback)
