环境学概论第二章生态学基础

第二章第二章 生态学基础生态学基础生态学研究对象v 传统的生态学要在有机体（ Organism）、 种群（ Population）、 群落（ Community）和生态系统（ Ecosystem） 水平上探索生命系统的奥秘。因此，生态学是以生物个体、种群、群落和生态系统甚至是生物圈（Biosphere） 作为它的研究对象。 生态学是一门研究生物与其生活环境相互关系的科学，是生物学的主要分支之一。生态学的层次分 细 组 器 个 种 群 生 生 子 胞 织 官 体 群 落 态 物 系 圈 统生态学的分支v 按生命层次：分子（基因）、细胞、器官、个体、种群、群落、生态系统、景观、生物圈和全球生态学。v 生物分类：动物、植物、微生物、昆虫、鱼类等；v 按栖所：淡水、海洋、河口、陆地、森林、草地、荒漠等；v 边缘科学：数学生态学、化学生态学、进化生态学、生理生态学、经济生态学、生态经济学、环境生态学；v 应用生态学：农业、渔业、污染生态学等。第一节 生态系统的基本概念及类型v 一、生态系统v 1 生态系统的概念 种群（ Population）：同一物种在一定空间和一定时间的个体的集合体 . 是具有潜在互配能力的个体 群落（ Community）： 在一 定的自然区域中许多不同种的生物的总和 。 生态系统（ Ecosystem） 任何一个生物群落 与其周围非生物环境的综合体 ：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一、生态系统v 2 生态系统的特性 在生态系统中，各种生物彼此间以及生物和非生物间相互作用，不断进行着物 质循环、能量流动和信息传递 。 具有 自我调节能力 。系统内物种数目越多，结构越复杂，自我调节能力越强。 是一种 动态系统 ，任何生态系统都有其发生和发展的过程，经历着由简单到复杂，从幼年到成熟的进化阶段。3 生态系统的组成和作用v 无机物v 有机化合物v 气候因素v 生产者(producer)v 消费者(consumer)v 分解者(还原者 )(decomposer)六大组成成分l 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。l 消费者 ： 异养生物，主要指以其他生物为食的各种动物。l 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4 生态系统的类型v 按生态系统的环境性质和形态特征分： （ a） 陆地生态系统 ：自然生态系统（森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统等）和人工生态系统（农田、城市、工矿区等）； （ b） 淡水生态系统 ：包括湖泊、河流、水库等； （ c） 海洋生态系统 ：包括海岸、河口、浅海、大洋、海底等。一个简化了的陆地生态系统一个简化了的池塘生态系统5 生态系统的结构构成生态系统的各组成部分，各种生物的种类、数量和空间配置，在一定时期内均处于相对稳定的状态，使生态系统能够各自保持一个相对稳定的结构。主要有形态结构和营养结构。（ a） 形态结构 ：生物的种类、种群数量、种的空间配置（水平分布、垂直分布）、种的时间变化。（ b） 营养结构 ：生态系统各组成部分之间建立起来的营养关系。是生态系统能量流动和物质循环的基础。生产者（绿色植物）还原（分解）者（细菌、真菌）消费者（动物）环境（土壤、空气、水）生态系统营养结构模式图6 营养结构 -食物链及营养级 trophic level（ a） 食物链 food chain和食物网 所谓 食物链 ，就是一种生物以另一种生物为食，彼此形成一个以食物连接起来的链锁关系。在一个生态系统中，食物关系往往很复杂，各种食物链互相交错，形成 食物网 。能量的流动、物质的迁移和转化都是通过食物链和食物网进行的。一个食物链的例子 “螳螂捕蝉，黄雀在后 ” （ （ 据周立志）植物蝉(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 )（ b） 营养级 营养级：食物链的各个环节。 生产者为第一营养级，依次是第二、第三、第四营养级，一般不超过七级。低位营养级的能量仅有 10（水生系统） 被上一个营养级利用。 在数量上，第一营养级就必须大大超过第二营养级，逐渐递减，就造成了生物数目金字塔、生物量金字塔、生产率金字塔。食物链的特征 食物链的长度通常不超过 6个营养级，最常见的 45 个营养级，因为能量沿食物链流动时不断流失； 食物链越长，最后营养级位所获得的能量也越少。因为从起点到终点经过的营养级越多，其能量损耗也就越大；注意：营养级 之间的能量转化效率约为 1 10，只是针对湖泊等水域生态系统的经验性法则；不同生态系统的能量转化效率差别很大；森林约为 5、草地是 25左右，浮游生物占优势的群落可达 50。食物链的特征 食物链或食物网的复杂程度与生态系统的稳定性直接相关； 生态系统中的食物链不是固定不变的，它不仅在进化历史上有改变，在短时间内也会发生变化。食物网v 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食物网。食物链和食物网的意义v 食物链是生态系统营养结构的形象体现；v 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；v 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 。（ c） 生物放大作用DDT在某水生食物链中的富集生物积累 （生长期积累）生物富集 （吸收浓缩）生物放大 （食物链放大）第二节 生态系统的功能能量流动 ：生产者 消费者 分解者物质循环 ：生物 环境信息传递 ：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。生态系统的营养结构及能流和物流间的关系（据周立志）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 )式生态系统中的反馈 （据周立志 ）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 正反馈 负反馈负反馈主要是指在受到外界影响或干扰后 ,生态系统 通过一系列的 自我调节 功能 ,来减轻这种干扰或影响的程度 ,并力图恢复到平衡或 稳定状态 的过程 一 . 生态系统的物质循环 1 生物地化循环的概念 2 水循环 3 气体型循环 4 沉积型循环 5 有毒物质的迁移和转化 6 放射性核素循环 7 生物地化循环与人体健康生物地化循环 (biogeochemical cycle) 矿物元素在生态系统之间的输入和输出，它们在大气圈、水圈、岩圈之间以及生物间的流动和交换称生物地 (球 )化 (学 )循环，即物质循环(cycling of material) 。生物地化循环的类型 水循环 气体型循环 沉积型循环2 水循环 (aquat