第四章+生态系统.ppt

生态系统,生态系统概论,基本概念生态系统:在一定时间和空间范围内，生物与生物之间，生物与非生物，通过不断的物质循环和能量流动而相互作用，相互依存所形成的一个生态学功能单位。生态系统的共同特点：是生态学上的一个结构和功能单位，属于生态学上的最高层次具有能量流动，物质循环和信息传递三大功能内部具有自调节，自组织，自更新能力营养级的数目有限是一个动态系统,生态系统概论,研究内容生态系统结构与功能与生态系统模型生态系统的演替生态系统的多样性和稳定性对干扰的恢复能力自我调节控制能力研究对象自然界的任一部分,生态系统的组成成分非生物环境生产者消费者分解者,生态系统的组成和结构,生态系统的组成成分(一)非生物环境非生物环境，即无机环境：包括驱动整个生态系统运转的能源和热量等气候因子、生物生长的基质和媒介、生物生长代谢的材料三个方面。驱动整个生态系统运转的能源：太阳能，地热能和化学能等能源气候因子：风、温度、湿度生长的基质和媒介：岩石、砂砾、土壤、空气和水生物生长代谢的材料：CO2、O2、无机盐类和水,生态系统的组成和结构,生物成分,生态系统的组成和结构,生态系统的组成成分,非生物环境(无机环境),气候因子(太阳辐射、T、风等),生物代谢材料(CO2、O2、H2O等),媒质(水、空气、土壤等),生长基质(岩石、砂砾、泥土等),生产者(植物、利用化学能的细菌),消费者(动物),分解者(真菌和细菌),生态系统,生态系统的组成成分(二)生产者生产者也叫初级生产者，包括所有的绿色植物和利用化学能的细菌等，是生态系统中最积极和最稳定的因素。绿色植物利用光能把CO2和水转变成碳水化合物，通过光合作用把一些能量以化学键能的形式储存起来，为以后利用。利用化学能的细菌在合成有机物时，利用的不是太阳能，而是利用某些物质在化学变化过程中产生的能量。,生态系统的组成和结构,乔木-樟树,乔木-松树林,灌木-金花茶,车前草,地衣,苔藓,浮水植物-莲花,挺水植物群落(滇针蔺),挺水植物群落(小黑三棱),蓝藻-葛仙米念珠藻科,蓝藻-葛仙米念珠藻科,藻类-褐藻(海带),光合细菌,生态系统的组成成分(三)消费者消费者：由动物组成，他们以生物为食，自己不能生产食物，只能直接或间接从植物获得能量。消费者可分为：草食动物：一级(初级)消费者肉食动物：次级消费者杂食动物：兼食性动物,生态系统的组成和结构,草食动物,肉食动物,肉食动物,生态系统的组成成分(四)分解者分解者又称还原者，是分解已死的动物残体的异养生物。主要是细菌、真菌和某些营腐生生活的原生动物和小型土壤动物。例如：甲虫、白蚁、某些软体动物,生态系统的组成和结构,白蚁,甲虫,生态系统的结构(一)形态结构指生态系统中的生物种类，种群数量、种的空间配置(水平和垂直分布)种的时间变化，是生态系统的结构特征。(二)营养结构是一种以营养为纽带，把生物和非生物紧密结合起来，构成以生产者，消费者，还原者为中心的三大功能类群。,生态系统的组成和结构,生态系统的组成和结构,生产者(绿色植物),还原者(细菌、真菌),环境(土壤、空气、水),消费者(动物),生态系统的三大功能类群,食物链和食物网(一)食物链(二)食物链类型捕食食物链碎屑食物链寄生食物链腐食食物链(三)食物网,生态系统的组成和结构,食物链和食物网(一)食物链食物链：植物所固定的太阳能通过一系列的取食和被取食的关系在生态系统中传递，生物间的这种传递关系被称为“食物链”。,生态系统的组成和结构,食物链和食物网(二)食物链类型捕食食物链捕食食物直接以生产者为基础，继之以植物性动物和肉食性动物。后两者是捕食性关系。能量沿着太阳生产者植食性动物肉食性动物分解者的途径流动。草原上：青草野兔狐狸狼湖泊中：藻类甲壳类小鱼大鱼,生态系统的组成和结构,食物链和食物网(二)食物链类型碎屑食物链以碎屑为基础，高等植物的枯枝落叶被分解者所利用，分解成碎屑，然后再为多种动物所食。其构成方式为：枯枝落叶分解者或碎屑食碎屑动物小型肉食动物大型肉食动物如：枯枝落叶真菌伞状体内的昆虫幼虫蛞蝓枯枝落叶真菌红松鼠、花鼠,生态系统的组成和结构,碎屑食物链基本形式示意图,食物链和食物网(二)食物链类型寄生食物链由宿主和寄生生物构成，由于寄生生物的生活史很复杂，所以寄生食物链也很复杂。如：哺乳动物、鸟类跳蚤细滴虫(寄生原生动物)(细菌病毒)昆虫幼虫姬蜂幼虫寄生蝇幼虫小蜂幼虫,生态系统的组成和结构,食物链和食物网(二)食物链类型腐食食物链以动物尸体为基础。如：动物尸体丽蝇,生态系统的组成和结构,食物链和食物网(三)食物网各个食物链彼此交织在一起，相互联系而成的网。,生态系统的组成和结构,温带草原生态系统的食物网,生态系统的组成和结构,营养级和生态金字塔(一)营养级指处于食物链某一环节上的所有生物的总和。能量10%20%，流向下一级，其余呼吸消耗(二)生态金字塔能量金字塔(生产力金字塔)数量金字塔和生物量金字塔,生态系统的组成和结构,营养级和生态金字塔(二)生态金字塔能量金字塔(生产力金字塔)也叫生产力金字塔，是从能量的角度来形象地描述能量在生态系统中的转化。金字塔的每一等级都代表一个营养级，而每一等级的宽度则代表一定时期内通过该营养级的能量值。从一营养级到另一个营养级，能量的传递效率是1020%，因此，每一个后继营养级大约只有前一个营养级的1/10至1/5那么大。能量金字塔是用图解表示生态系统结构的最好方式。,能量金字塔,营养级和生态金字塔(二)生态金字塔数量金字塔和生物量金字塔数量金字塔明显表示，在一个生态系统中，生产者的数量大于植食动物，植食动物的数量又大于肉食动物，而顶极肉食动物的数量，在所有种群中通常是最小的。生物量金字塔表明，生产者的生物量，一般大于植食动物的，而植食动物的生物量，一般又大于肉食动物的。,生态系统的组成和结构,生态系统的三大功能：物质循环能量流动信息传递生态系统的生产力(一)生物量和现存量生物量：单位面积上动物、植物或微生物的重量。(千克)现存量：某一时刻的生物量。(演替过程中)(二)初级生产(三)次级生产力,生态系统的功能,能量流动(一)能量的逐级流动生态系统的能量在各营养级间进行流动。当太阳能输入生态系统后，能量不断地沿着生产者、草食动物、一级肉食动物、二级肉食动物等逐级流动。这种能量的流动是单方向、逐级流动的，它不会循环，只有消耗和变为其他形式的能量。所以说完整循环和能量的单向流动是生态系统的最基本规律。,生态系统的功能,一生态系统中的能流,能量流动(二)生态效率和十分之一定律生态效率：在能量流动过程中，能量的利用效率，即能量输出和输入的比率。“十分之一”定律：从一个营养级到中一个营养级的能量转换效率为10%，也就是说，能量流动过程中有90%的能量损失掉了。,生态系统的功能,物质循环(一)物质循环的概念和特点物质循环(生物地球化学循环、生物地化循环)：指各种化学物质在生物和非生物之间的循环逆转。贮存库：交换库(循环库)：(二)生物地球化学循环的类型水循环气体型循环沉积型循环,生态系统的功能,物质循环(三)水的全球循环水循环：水是组成生物体的重要成分，约占体重的6095，体内进行一切生化反应都离不开水。地球上水通过蒸发、降雨、植物的蒸腾、吸收等过程反复循环。水更新时间大气9d土壤280d地下水300年海洋37000年,生态系统的功能,物质循环(四)碳的生物地球化学循环碳循环：碳元素约占生物体干重的47，碳是有机化合物的“骨架”，没有碳就没有生命。碳在无机环境与生物群落之间是以CO2的形式进行循环的。,生态系统的功能,物质循环(五)氮的生物地球化学循环氮循环：氮是组成蛋白质和核酸的主要成分。氮占大气成分的79，必须经过生物固氮作用、硝化作用、反硝化作用等才能在生物群落与无机环境间反复循环。,生态系统的功能,物质循环(六)氧的循环氧在各圈层中的浓度如下（括号内数字为元素的丰度次序）：地球整体：28.5（2）地壳：46.6（1）海洋：总量85.8（1）溶解氧量，15时6mg/kg（13）大气：23.2（2）所有元素中，唯有氧是同时在地壳、大气、水圈和生物圈中都有着极大丰度的元素。因此，在生物界和非生物界，元素氧都有着极端重要的地位。,生态系统的功能,物质循环(七)磷的循环是生物体不可缺少的重要元素，磷在生态系统中的循环是典型的沉积循环。磷主要贮存于岩石和天然磷酸矿中，它的循环与水循环密切相关。磷必须形成可溶性磷酸盐才能进入循环。,生态系统的功能,ATP循环,物质循环(八)矿物的循环(营养循环)矿物营养元素的沉淀循环,生态系统的功能,信息传递物理信息：声、光、色化学信息：生物代谢产生的物质营养信息：食物和养分行为信息：同一种群中，两个个体相遇时，表现出有趣的行为信息，可能是识别、威吓或挑战的信号,生态系统的功能,化学信息,雌蚕蛾释放一种性引诱剂，可以把3km外的雄蚕蛾吸引过来，虽然释放的剂量不到0.01g,但雄性个体仍然对其作出反应。,雌雄蚕蛾交尾,营养信息,田鼠是老鹰的食物，田鼠便是老鹰的营养信息，田鼠的地区老鹰也多。,行为信息,草原鸟地鵏，发现“敌情”时，雄鸟急速起飞，扇动两翼，给孵卵雌鸟发出信号。,根据人类活动影响分类：自然生态系统人工生态系统,生态系统的类型,根据水分情况分类：陆地生态系统分类水域生态系统,地球上生态系统类型示意图,根据水分情况分类陆地生态系统分类绿色植物是生态系统的初级生产者，也是生态系统的核心。根据植物群落的性质可分为：(一)森林生态系统森林生态系统占世界陆地面积的22%，我国现有森林面积大约为120万平方公里，占全国总面积的12.7%。根据热量、温度、生长季节等特征，可将森林生态系统划分为：,生态系统的类型,热带雨林亚热带常绿阔叶林温带落叶阔叶林北方针叶林或泰加林,热带雨林,亚热带常绿阔叶林,温带落叶阔叶林,北方针叶林或泰加林,根据水分情况分类陆地生态系统分类(二)草原生态系统全世界的草原有3000万平方公里，约占陆地面积的24%。草原生态系统其结构可分为：草本层、地面层和根层稀树干草原生态系统又称萨瓦纳生态系统，是地球表面上最大的生态系统之一。它的特点是降雨不多，且降雨集中，全年干湿季节交替出现。初级生产者常以热带型干旱草本植物为背景，上面生长着稀疏的伞形树冠状乔木。动物主要有班马、长颈鹿、狮子等大型动物为主。,生态系统的类型,温带草原,根据水分情况分类陆地生态系统分类(三)荒漠生态系统荒漠生态系统的最大特点是水分非常稀少，年降雨量一般不超过250mm，有的地区只有5mm，甚至无雨。根据温度和热量条件，可将荒漠分为热荒漠和冷荒漠两大类。荒漠的植被稀疏，有很强的抗旱性植物类群，消费者主要有昆虫、爬行类、啮齿类动物和鸟类等。,生态系统的类型,荒漠,荒漠,苔原（冻原）,根据水分情况分类水域生态系统地球上的水域，包括海洋和江河湖泊，到处生存着生物。其中海洋面积最大，约为36100万平方公里，占地球面积的71%。其包括：淡水生态系统和海洋生态系统。(一)淡水生态系统根据水的流速分为：流动水：主要是河流、溪流、水渠等水体。其特点是，水的流动性受落差垂直变化的影响，流速受流量及河床大小之间比率的影响。在其生态系统中，初级生产者为藻类构成的粘附性群落、水生植物等，消费者主要是一些昆虫、无脊椎动物、两栖类以及鱼类。,生态系统的类型,根据水分情况分类水域生态系统(一)淡水生态系统根据水的流速分为：静水：是指陆地上的淡水湖泊、沼泽、池塘和水库等不流动的水体所形成的生态系统。,生态系统的类型,池塘生态系统,湖泊生态系统在结构可分为三个层次,水域生态系统(二)海洋生态系统海岸带浅海带上涌带远洋带珊瑚带,生态系统的类型,海洋生态系统示意图,海洋浮游植物-浮游动物-鱼的食物链关系示意图,生态系统动态(一)生态系统进化进化发展的总“策略”：增加对物理环境的控制或与物理环境保持一种稳定，以便对界扰乱达到最大防护。,生态系统的动态