课件：生态系统一般特征

1、课件：生态系统一般特征 第九章第九章 生态系统的一般特征生态系统的一般特征 课件：生态系统一般特征 第九、十、十一章是生态系统篇，通过对第九、十、十一章是生态系统篇，通过对 生态系统结构、功能的介绍，使学生了解生态系统结构、功能的介绍，使学生了解 生态系统中的能量流动与物质循环、发展生态系统中的能量流动与物质循环、发展 趋势以及自我调节机制等。生态系统研究趋势以及自我调节机制等。生态系统研究 是现代生态学研究的主流，当前全球所面是现代生态学研究的主流，当前全球所面 临的重大资源与环境问题的解决，都依赖临的重大资源与环境问题的解决，都依赖 于对生态系统结构与功能、多样性与稳定于对生态系统结构与功

2、能、多样性与稳定 性以及生态系统的演替、受干扰后的恢复性以及生态系统的演替、受干扰后的恢复 能力和自我调节能力等问题的研究。能力和自我调节能力等问题的研究。 课件：生态系统一般特征 第一节第一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念 课件：生态系统一般特征 生态系统的概念生态系统的概念 生态系统生态系统(ecosystem)(ecosystem)就是在一定就是在一定 空间中共同栖居着的所有生物空间中共同栖居着的所有生物( (即即 生物群落生物群落) )与其环境之间由于不断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地进行物质循环和能量流动过程而 形成的统一整体。形成的统一整体。 课件：

3、生态系统一般特征 生态系统主要在于强调一定地域中各种生物相生态系统主要在于强调一定地域中各种生物相 互之间、它们与环境之间功能上的统一性。生态互之间、它们与环境之间功能上的统一性。生态 系统主要是功能上的单位，而不是生物学中分类系统主要是功能上的单位，而不是生物学中分类 学的单位。学的单位。 生态系统包括生物群落及其无机环境，它强调生态系统包括生物群落及其无机环境，它强调 的是系统中各个成员的相互作用，所以几乎是无的是系统中各个成员的相互作用，所以几乎是无 所不包的生态网络。事物普遍联系法则本是辩证所不包的生态网络。事物普遍联系法则本是辩证 唯物主义哲学的第一个基本原理，从这个意义上唯物主义哲

4、学的第一个基本原理，从这个意义上 讲，生态学又是一种哲学。近年来，无论讲，生态学又是一种哲学。近年来，无论 是国内是国内 还是国外，又把自然生态系统进一步扩展为包括还是国外，又把自然生态系统进一步扩展为包括 经济系统和社会系统的复合生态系统。经济系统和社会系统的复合生态系统。 课件：生态系统一般特征 第二节第二节 生态系统的组成与结构生态系统的组成与结构 课件：生态系统一般特征 课件：生态系统一般特征 课件：生态系统一般特征 三、消费者三、消费者 所谓消费者是针对生产者而言，即它们不能从无机所谓消费者是针对生产者而言，即它们不能从无机 物质制造有机物质，而是直接或间接依赖于生产者物质制造有机物

5、质，而是直接或间接依赖于生产者 所制造的有机物质，因此属于异养生物。所制造的有机物质，因此属于异养生物。 消费者按其营养方式上的不同又可分为：消费者按其营养方式上的不同又可分为： (1)(1)食草食草 动物动物(herbivores)(herbivores)：是直接以植物体为营养的动物。：是直接以植物体为营养的动物。 在池塘中有两大类，即浮游动物和某些底栖动物，在池塘中有两大类，即浮游动物和某些底栖动物， 后者如环节动物，它们直接依赖生产者而存在。草后者如环节动物，它们直接依赖生产者而存在。草 地上的食草动物，如一些食草性昆虫和食草性哺乳地上的食草动物，如一些食草性昆虫和食草性哺乳 动物。食草

6、动物可以统称为一级消费者动物。食草动物可以统称为一级消费者(primary (primary consumer)consumer)。 课件：生态系统一般特征 (2)(2)食肉动物食肉动物(Carnivores)(Carnivores)：即以食草动：即以食草动 物为食者。例如，池塘中某些以浮游物为食者。例如，池塘中某些以浮游 动动 物为食的鱼类，在草地上也有以食草动物物为食的鱼类，在草地上也有以食草动物 为食的捕食性鸟兽。以食草性动物为食的为食的捕食性鸟兽。以食草性动物为食的 食 肉 动 物 可 以 统 称 为 二 级 消 费 者食 肉 动 物 可 以 统 称 为 二 级 消 费 者 (seco

7、ndary consumers);(secondary consumers); (3) (3)大型食肉动物或顶食肉动物大型食肉动物或顶食肉动物(top (top carnivores)carnivores)：即以食肉动物为食者。：即以食肉动物为食者。 例例 如，池塘中的黑鱼或桂鱼，草地上的鹰隼如，池塘中的黑鱼或桂鱼，草地上的鹰隼 等 猛 禽 。 它 们 可 统 称 为 三 级 消 费 者等 猛 禽 。 它 们 可 统 称 为 三 级 消 费 者 (tertiary consumers)(tertiary consumers)。 课件：生态系统一般特征 四、分解者四、分解者 分解者是异养生物，其

8、作用是把动植物残体的复分解者是异养生物，其作用是把动植物残体的复 杂有机物分解为生产者能重新利用的简单化合物，杂有机物分解为生产者能重新利用的简单化合物， 并释放出能量，其作用正与生产者相反。分解者并释放出能量，其作用正与生产者相反。分解者 在生态系统中的作用是极为重要的，如果没有它在生态系统中的作用是极为重要的，如果没有它 们，动植物尸体将会堆积成灾，物质不能循环，们，动植物尸体将会堆积成灾，物质不能循环， 生态系统将毁灭。分解作用不是一类生物所能完生态系统将毁灭。分解作用不是一类生物所能完 成的，往往有一系列复杂的过程，各个阶段由不成的，往往有一系列复杂的过程，各个阶段由不 同的生物去完成

9、。池塘中的分解者有两类：一、同的生物去完成。池塘中的分解者有两类：一、 类是细菌和真菌，另一类是蟹、软体动物和蠕虫类是细菌和真菌，另一类是蟹、软体动物和蠕虫 等无脊推动物。草地中也有生活在枯枝落叶和土等无脊推动物。草地中也有生活在枯枝落叶和土 壤上层的细菌和真菌，还有求应蚯蚓、瞒等无脊壤上层的细菌和真菌，还有求应蚯蚓、瞒等无脊 椎动物，它们也在进行着分解作用。椎动物，它们也在进行着分解作用。 课件：生态系统一般特征 一 般 把 自 养 生 物 的 生 产 过 程 称 为 初 级 生 产一 般 把 自 养 生 物 的 生 产 过 程 称 为 初 级 生 产 (primary Production

10、(primary Production，或译第一性生产，或译第一性生产) )，其提供，其提供 的生产力称为初级生产力的生产力称为初级生产力(Primary productivity)(Primary productivity)， 而把异养生物再生产过程称为次级生产而把异养生物再生产过程称为次级生产(secondary (secondary productionproduction，或译第二性生产，或译第二性生产) )，提供的生产力称为，提供的生产力称为 次级生产力次级生产力(secondary productivity)(secondary productivity)。分解者的。分解者的 主要

11、功能与光合作用相反，把复杂的有机物质分解主要功能与光合作用相反，把复杂的有机物质分解 为简单的无机物，可称为分解过程。为简单的无机物，可称为分解过程。 生产者、消费者和分解者三个亚系统，加上无机生产者、消费者和分解者三个亚系统，加上无机 环境系统环境系统( (图中简化为无机营养物质和图中简化为无机营养物质和CO2)CO2)。都是生。都是生 态系统维持其生命活动所必不可少的成分。由生产态系统维持其生命活动所必不可少的成分。由生产 者、消费者和分解者这三个亚系统的生物成员与非者、消费者和分解者这三个亚系统的生物成员与非 生物环境成分间通过能流和物流而形成的高层次的生物环境成分间通过能流和物流而形成

12、的高层次的 生物组织，是一个物种间、生物与环境间协调共生，生物组织，是一个物种间、生物与环境间协调共生， 能维持持续生存和相对稳定的系统。能维持持续生存和相对稳定的系统。 课件：生态系统一般特征 课件：生态系统一般特征 第三节第三节 食物链和食物网食物链和食物网 课件：生态系统一般特征 生产者所固定的能量和物质，通过一系列取生产者所固定的能量和物质，通过一系列取 食和被食的关系在生态系统中传递，各种生食和被食的关系在生态系统中传递，各种生 物按其食物关系排列的链状顺序称为食物链物按其食物关系排列的链状顺序称为食物链 (food chain)(food chain)。水体生态系统中的食物链如：。

13、水体生态系统中的食物链如： 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食肉性 鱼类。食物链被此交错连结，形成一个网状鱼类。食物链被此交错连结，形成一个网状 结构，这就是食物网结构，这就是食物网(food web)(food web)。图。图9-39-3是是 一个陆地生态系统的部分食物网。一个陆地生态系统的部分食物网。 课件：生态系统一般特征 图图9-3 9-3 一个陆地生态系统的部分食物网一个陆地生态系统的部分食物网 课件：生态系统一般特征 生态系统中，一般均有两类食物链， 即牧食食物链(grazing food chain) 和碎屑食物链(detrital food chai

14、n)， 前者以植食动物吃植物的活体开始， 后者从分解动植物尸体或粪便中有机 物质颗粒开始。生态系统中的寄生物 和食腐动物形成辅助食物链。许多寄 生物有复杂生活史，与生态系统中其 它生物的食物关系尤其复杂，有的寄 生物还有超级寄生组成寄生食物链。 课件：生态系统一般特征 第四节第四节 营养级与生态金字塔营养级与生态金字塔 课件：生态系统一般特征 食物链和食物网是物种和物种之间的营养关系，这食物链和食物网是物种和物种之间的营养关系，这 种关系错综复杂，无法用图解的方法完全表示，为种关系错综复杂，无法用图解的方法完全表示，为 了便于进行定量的能流和物质循环研究，生态学家了便于进行定量的能流和物质循环

15、研究，生态学家 提出了营养级提出了营养级(trophic levels)(trophic levels)的概念。一个营养的概念。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。级是指处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。 例如，作为生产者的绿色植物和所有自养生物都位例如，作为生产者的绿色植物和所有自养生物都位 于食物链的起点于食物链的起点, ,共同构成第一营养级。所有以生共同构成第一营养级。所有以生 产者产者( (主要是绿色植物主要是绿色植物) )为食的动物都属于第二营养为食的动物都属于第二营养 级，即食草动物营养级。第三营养级包括所有以食级，即食草动物营养级。第三营养级包括所有以食

16、 草动物为食的食肉动物。以此类推，还可以有第四草动物为食的食肉动物。以此类推，还可以有第四 营养级营养级( (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。 课件：生态系统一般特征 生态系统中的能流是单向的，通过各个营养级的生态系统中的能流是单向的，通过各个营养级的 能量是逐级减少的，原因是：能量是逐级减少的，原因是：1 1、各营养级消费者、各营养级消费者 不可能百分之百地利用前一营养级的生物量，总不可能百分之百地利用前一营养级的生物量，总 有一部分会自然死亡和被分解者所利用；有一部分会自然死亡和被分解者所利用；2 2、各营、各营 养级的同化率也不是百分之百的，总有

17、部分变成养级的同化率也不是百分之百的，总有部分变成 排泄物，留于环境中，被分解生物所利用；排泄物，留于环境中，被分解生物所利用；3 3、各、各 营养级生物要维持自身的生命活动，总要消耗一营养级生物要维持自身的生命活动，总要消耗一 部分能量，这部分能量变成热能而耗散掉，这一部分能量，这部分能量变成热能而耗散掉，这一 点很重要。生物群落及在其中的各种生物之所以点很重要。生物群落及在其中的各种生物之所以 能维持有序的状态，就得依赖于这些能量的消耗。能维持有序的状态，就得依赖于这些能量的消耗。 这就是说，生态系统要维持正常的功能，就必须这就是说，生态系统要维持正常的功能，就必须 有永恒不断的太阳能的输

18、入，用以平衡各营养级有永恒不断的太阳能的输入，用以平衡各营养级 生物维持生命活动的消耗，只要这个输入生物维持生命活动的消耗，只要这个输入 中断，中断， 生态系统便会丧失其功能。生态系统便会丧失其功能。 课件：生态系统一般特征 由于能流在通过各营养级时会由于能流在通过各营养级时会 急剧地减少，传递效率一般为急剧地减少，传递效率一般为 20%20%左右，所以食物链就不可能左右，所以食物链就不可能 太长，生态系统中的营养级一太长，生态系统中的营养级一 般只有四、五级，很少有超过般只有四、五级，很少有超过 六级的。六级的。 课件：生态系统一般特征 生态金字塔生态金字塔 能量通过营养级逐级减少，所以如果

19、 把通过各营养级的能流量，由低到高 划成图，就成为一个金字塔形，称为 能量锥体或金字塔(pyramid of energy)， 图94(c)10。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 pyramid of biomass)图94(a)(b)和数 量锥体(Pyramid of numbers)图94(d)。 三类锥体合称为生态锥体(ecological pyramid). 课件：生态系统一般特征 课件：生态系统一般特征 第五节第五节 生态效率生态效率 课件：生态系统一般特征 生 态 效 率 ( e c o l o g i c a l coefficients)是指各种能流参 数

20、中的任何一个参数在营养级 之间或营养级内部的比值，常 以百分数表示。 课件：生态系统一般特征 一、常用的几个能量参数 摄取量：摄取量： 摄取量(Ingestion)表示一个 生物所摄取的能量。对植物来说，吸收的日 光能；对动物来说，代表动物吃进的食物能。 同化量同化量: : 同化量(Assimilation)表示在 动物消化道内被吸收的能量,即消费者吸收 所采食的食物能。对分解者是指细胞外产物 的吸收;对植物来说是指在光合作用中所固 定 的日光能，常以总初级生产量(Gross Production)表示。 课件：生态系统一般特征 呼吸量：呼吸量呼吸量：呼吸量(Respiration)(Resp

21、iration)指生物指生物 在呼吸等新陈代谢和各种活动中所消耗的在呼吸等新陈代谢和各种活动中所消耗的 全部能量。全部能量。 生产量：生产量生产量：生产量(Production)(Production)指生物指生物 呼吸消耗后所净剩的同化能量值。它以有呼吸消耗后所净剩的同化能量值。它以有 机物资的形式累积在生物体内或生态系统机物资的形式累积在生物体内或生态系统 中。对于植物来说，它是指净初级生产量中。对于植物来说，它是指净初级生产量 (Net Production)(Net Production)。对动物来说，它是同。对动物来说，它是同 化量扣除维持消耗后的能量，即化量扣除维持消耗后的能量，即

22、P=A- RP=A- R。 课件：生态系统一般特征 二、营养级位之内的生态效率 课件：生态系统一般特征 课件：生态系统一般特征 三、营养级位之间的生态效率三、营养级位之间的生态效率 课件：生态系统一般特征 课件：生态系统一般特征 ( (二二) )林德曼效率林德曼效率 这是这是RLLindeman在经典能流在经典能流 研究中提出的，它相当于同化效率、研究中提出的，它相当于同化效率、 生长效率和消费效率的乘积。但也生长效率和消费效率的乘积。但也 有学者把营养级间的同化能量之比有学者把营养级间的同化能量之比 值视为林德曼效率，即值视为林德曼效率，即 课件：生态系统一般特征 课件：生态系统一般特征 第

23、六节第六节 生态系统的反馈调节生态系统的反馈调节 和生态平衡和生态平衡 课件：生态系统一般特征 自然生态系统几乎都是开放系统，只有人工建立的、自然生态系统几乎都是开放系统，只有人工建立的、 完全封闭的宇宙舱生态系统才可归属于封闭系统，完全封闭的宇宙舱生态系统才可归属于封闭系统， 开放系统开放系统 图图9 95(a)5(a)必须依赖于外界环境的输入，必须依赖于外界环境的输入， 如果输入一旦停止，系统也就失去了功能。开放系如果输入一旦停止，系统也就失去了功能。开放系 统如果具有调节其功能的反馈机制统如果具有调节其功能的反馈机制(feedback (feedback mechanism)mechan

24、ism)，该系统就成为控制系统，该系统就成为控制系统 图图9 95(b)5(b)。 所谓反馈，就是系统的输出变成了决定系统未来功所谓反馈，就是系统的输出变成了决定系统未来功 能的输入。一个系统，如果其状态能够决定输入，能的输入。一个系统，如果其状态能够决定输入， 就说明它有反馈机制的存在。图就说明它有反馈机制的存在。图9 95 5的的(b)(b)就是就是(a)(a) 加进了反馈环以后变成了可控制系统。要使反馈系加进了反馈环以后变成了可控制系统。要使反馈系 统能起控制作用，系统应具有某个理想的状态或位统能起控制作用，系统应具有某个理想的状态或位 置点，系统就能围绕位置点而进行调节，图置点，系统就

25、能围绕位置点而进行调节，图9 95(c)5(c) 表示具有一个表示具有一个 位置点的可控制系统。位置点的可控制系统。 课件：生态系统一般特征 课件：生态系统一般特征 反馈分为正反馈和负反馈。负反馈控制可反馈分为正反馈和负反馈。负反馈控制可 使系统保持稳定，正反馈使偏离加剧。例使系统保持稳定，正反馈使偏离加剧。例 如，在生物生长过程中个体越来越大，在如，在生物生长过程中个体越来越大，在 种群持续增长过程中，种群数量不断上升，种群持续增长过程中，种群数量不断上升， 这都属于正反馈。正反馈也是有机体生长这都属于正反馈。正反馈也是有机体生长 和存活所必需的。但正反馈不能维持稳态，和存活所必需的。但正反

26、馈不能维持稳态， 只有通过负反馈控制才能使系统维持稳态。只有通过负反馈控制才能使系统维持稳态。 因为地球和生物圈是一个有限的系统，其因为地球和生物圈是一个有限的系统，其 空间、资源都是有限的，所以应该考虑用空间、资源都是有限的，所以应该考虑用 负反馈来管理生物圈及其资源，使其成为负反馈来管理生物圈及其资源，使其成为 能持久地为人类谋福利的系统。能持久地为人类谋福利的系统。 课件：生态系统一般特征 生态平衡生态平衡 由于生态系统具有负反馈的自我调节机制，在通由于生态系统具有负反馈的自我调节机制，在通 常情况下，生态系统能保持自身的生态平衡。生常情况下，生态系统能保持自身的生态平衡。生 态平衡是指

27、生态系统通过发育和调节所达到的一态平衡是指生态系统通过发育和调节所达到的一 种稳定状况，它包括结构上的稳定、功能上的稳种稳定状况，它包括结构上的稳定、功能上的稳 定和能量输入、输出上的稳定。生态平衡是一种定和能量输入、输出上的稳定。生态平衡是一种 动态平衡，因为能量流动和物质循环总在不间断动态平衡，因为能量流动和物质循环总在不间断 地进行，生物个体也在不断地进行更新。在自然地进行，生物个体也在不断地进行更新。在自然 条件下，生态系统总是朝着种类多样化、结构复条件下，生态系统总是朝着种类多样化、结构复 杂化和功能完善化的方向发展，直到使生态系统杂化和功能完善化的方向发展，直到使生态系统 达到成熟的最稳定状态为止。达到成熟的最稳定状态为止。 课件：生态系统一般特征 生态系