生态系统的特征介绍

1、课题:生态系统的一般特征主要教学内容：本章主要介绍系统、生态系统的概念与特征；生态系统的组 成与营养结构以及生态系统的反馈调节与生态平衡。教学目的与要求:通过本章的学习，使学生掌握系统、 生态系统、生态平 衡、生态危机的基本概念；生态系统的一般特征；生态系统的营养结构及表示方法， 对各种不同的营养结构表达方式的评价；生态平衡的标志、生态系统反馈的机制 等方面的内容；了解生态系统研究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，都依赖于生态系统的结构与功能、多样性与稳定性以及 生态系统的演替、受干扰后的恢复能力和自我调节等问题的研究。本章学时：4学时（林学、园艺、生物工程

2、、园林、资环本章重点：系统、生态系统的概念与特征；生态系统的组成与营养结构；生态 系统的反馈调节与生态平衡。本章难点：生态系统的反馈调节。第二章生态系统的一般特征一系统、生态系统的概念和特征（一系统（system1定义澳地利理论生物学家L.V.Bertalanffy定义为系统指相互联系的诸要素的综合 体”中国物理学界定义为 系统:相互作用和相互依赖的，若干组成部 分结合而成的， 具有特定功能的有机整体”。2构成系统要具备三个基本条件?有两个以上的组分组成?组分之间有联系;?以整体方式共同完成一定功能3系统的共性（特征（1系统的有序性?系统有界：即系统有边界，边界可以是人为划分的，也可是自然划分

3、的。如山脉，林场、河流、农田、学校?水平分离特征：一个系统至少有两个以上的组分组成?垂直分离特征：任何系统都存在大系统套小系统的现象。如自然系统层次、人类社会系统层次（2系统的整体性?各组分之间有一定的量比关系，制约着系统的性质。?各组分通过联系的相互作用性?各组分在功能上的分工合作性?整合效应：系统功能大于各部分功能之和（二生态系统 （ecosystem1生态系统概念生态系统（ecosystem在一定空间中共同栖息着的所有生物（即生物群落与其 环境之间由于不继地进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。如:森林，草地农田等等。2生态系统的特征（生态系统的个性?结构特征生态系统是生命系统（生

4、物群落与非生命系统（无机环境构成的有机整体。?功能特征生命系统与非生命系统之间进行能量流动和物质循环，从而保持系统的运转。 并发挥其正常功能。（生态系统的功能发挥与结构关系密切。结构合理，功能才得 以正常发挥，结构最优,功能发挥最隹，二者相统一?动态特征生态系统是一个动态系统，都有随时间推移而不断地发生、发展、进化、演 化的过程,随昼夜、季节、年份而变化，即生态演替。?相互作用相互联系特征生态系统各组分之间相互作用，相互联系。某一成分的变化将影响其它成分和整体功能的变化。?稳定平衡特征生态系统内部各成分间保持一定平衡关系，使系统各成分间处于稳定、持久、 物种间相互协调共存的特点。外力干扰在一定

5、限度内，生态系统具有自动较正平衡 能力和自我调节机制。?对外开放特征生态系统是一个开放系统，必需有物质、能量的输入和输出。（如生物地球化 学循环，因此，任一生态系统并不是狐立的，从而形成了系统之间的联系性。 二生 态系统的组成和营养结构（一生态系统的组成（结构特征生态系统由两大部分组成，即生物群落和无机环境1生物群落（包括三大功能类?生产者（Producters能以简单的无机物制造食物的自养生物（autotrophs主要指能进行光合作 用的绿色植物，以及能进行化能合成作用的某些细菌。?消费者（Consumers直接或间接地依赖于生产者所制造的有机物质的异养生物（heterotrophs食草动物

6、（herbivores:直接以绿色植物为食的动物。食草动物统称为一级消费者 （primary con sumers 肉食动物（carnivores:以食草动物为食。统称为二级消费者（secondarycon sumers。 大型肉食动物或顶级类肉食动物 （top carnivores以食肉动物为食。统称为 三级消费者（tertiary consumers?还原者（分解者（Decomposers把动植物残体的复杂有机物分解为生产者能利用的简单化合物，并放出能量。 （与生产者相反。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。 各个阶段由一系列的生物共同完成。2非生物环境（包括三大类 参

7、加物质循环的无机元素和化合物 联系生物与非生物成分的有机物质（如蛋白质、脂肪、糖类 气候与其它物理条件（如光、温、水、气、土及气压等（二生态系统的营养结构（可用四种表示方法来表示1食物链（food chain、营养 级?食物链生产者所固定的能量和物质，通过一系列取食与被食的关系排列的链状顺序。（1942年由Elt on首先提出?营养级指处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。 如:作为生产者的绿色植物和 所有自养生物都处于食物链的起点。 共同构成第一营养级，所有以绿色植物为 食的 动物都属于第二营养级，以此类推,分别构成第三、第四、第五营养级。 ？食物链的 类型:（主要分为两大类 捕食食物链：

8、又称牧草食物链，以植食动物吃植物的活体开始。 碎屑食物链：又称腐食食物链，以动植物尸体或粪便中有机物颗粒开始。另外，还有一类寄生食物链。在农业生态系统中还存在综合食物链。2食物网（food web?食物网食物链彼此交错连结，形成一个网状结构。一搬而言，食物网越复杂，生态系统越稳定。一个复杂的食物网是生态系统 保 持稳定的重要条件。（1 一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的 难力就 越强,食物网越简单，生态系统就会发生波动和毁灭。如 1904年美国亚利桑那洲，美 洲狮与跳鹿，最后由于人为捕杀美洲狮，而使生态系统被破坏。（2在一个复杂的具有食物网的生态系统中，一般也不会因为一种生物的消失

9、而引起 整个系统的失调。 但是任何一种生物的绝灭都会在一定程度上使生态系统的稳定性有所下降。3 生态学金字塔（ecological pyramid?生态学金字塔在研究生态学的生态系统营养结构时，可以在连续的营养级水平上按单位面 积 的数量、生物量或单位面积单位时间的能量将各营养级顺序排列起来，构成的图形, 称为生态学金字塔。?生态学金字塔类型 数量金字塔（pyramid of numbers :各营养级用数量表示。有时会出现倒 金字塔现象。如寄生者与寄主，昆虫与树木。其不足是忽视了生物量这一重要因素。如一头大象与一只昆虫。 生物量金字塔（pyramid of biomass :各营养级用生物量

10、表示。在水体中 会出 现倒金字塔现象。如浮游植物与浮游动物。 能量金字塔（pyramid of energy:各营养级用能量表示，金字塔不会出 现倒置。问题:三种金字塔的优缺点比较？4 能量流动图（energy flow diagram美国生态学家E.P.Odum于1959年曾把生态系统的能量流动概括为一个普适 模型。模型基本构件为：大方框、通道、隔室、和箭头表示。其中：大方框：表示生态系统边界隔室：表示生态系统各个营养级和贮存库通道：用粗细不等的一组平行线表示能流通道，其宽窄表示能流量大小，隔室之 间用能流通道连结起来。箭头：表示能流的方向能量流动图有两个能流输入通道（日光能输入通道；现存有

11、机物质输入通道，三 个能流输出通道（日光能末被利用输出通道、各营养级呼吸能输出通道、系统有 机物质输出通道如果日光能输入量大于现成要机物质输入量，则生态系统为自养生态系统，反之 为异养生态系统。（三生态系统营养结构各种表示方法的评价食物链：研究能量流动方便适用，但不能真正了解生态系统的能量关系。用食物网较用食物链更加确切。食物网：阐明了一个生态系统的结构（营养结构），但是一个定性直观描述，不便于各系统之间的比较和能量流动的定量表达。生态学金字塔：克服了食物网的弱点，但仍然有大量信息难以表达。如两种 食物链的重要能量流动；每次能量转换因呼吸而造成的损失。 能量流动图：克服了以上弱点，是目前最好的

12、一 种表达方式。三生态系统的反馈调节与生态平衡（一）生态系统的反馈调节宇宙 中有两类系统，一类是封闭系统，即系统与周围环境之间没有物质和能量的交换；另一类是开放系统，即系统与周围环境之间存在物质和能量的交换。除了宇宙之外，自然界所有的系统都是开放系统，生态系统就是一种开放系统。但各生就比一个池塘系态系统的开放程度却有很大不同。例如一个溪流系统开放的程度 统大得多，因为在溪流系统中，水携带着各种物质不断地输出和输 入。自然生态衡态。使系统内 来实现的。借助 和输入的任何变 终这两种成分都系统的一个很重要的特点就是常常趋向于达到一种稳态和一种平 的所有成分彼此相互协调。这种平衡状态是靠一种自我调节

13、过程 于这种调节过程，各个成分都能使自已适应于物质和能量的输出 化。例如：某一生境的动物数量决定于这一生境的食物数量，最会达到一种平衡。如果因为某种原因（如雨量减少）使食物产量下降，因而只能维持比较少的动物生存，那么这两种成分之间的平衡就被打破。这时，动物种群就不得不借助饥饿和迁移加以调整，以便使自身适应于食物数量下降的状况，直到调节到两者达到新的平衡为止。生态系统的另一个普遍特性是存在着反馈现象。什么是反馈？当生态系统中的某一成分发生变化的时候， 它必然会引起其它成分出现系列的相应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程叫反馈。 反馈有两种类型：负反馈和正反馈。负反馈是

14、一种常见的反馈，其作用是使初发生变化的成分物就会因为受到过正反馈在生态系统生态系统达到和保持平衡和稳定，反馈的结果是抑制和减弱最 所发生的那种变化。 例如草原上的食肉动物因为迁入增加，植 度啃食而减少，植物数量减少后，反过来又会抑制动物数量。中是比较少见的，其作用刚好与负反馈相反。即生态系统中某 一成分的变化所引起的其它一系列变化，反过来又加速最初发生变化的成分所发生的变化。因 此，正反馈的作用常常是使生态系统远离平衡或稳定。如湖泊受污染后，鱼类数 量因中毒死亡而减少，鱼体死亡腐烂后，加重了湖泊污染，结果引起了更多的鱼 类死亡。（二）生态平衡与生态危机1生态平衡的概念 在一定时间内，生态系统 中生物与环境之间，生物各种群之间，通过能量流 动、物质循环、信息传递，达 到了相互适应、协调和统一的状态，处于动态平衡 之中。这种动态平衡称为生态 平衡。2生态平衡的标志？在生态系统中能量和物质的输入、输出相对平衡。因为，当输入小于输出时，系统衰退，反之 系统积累。？生物群落的组成，即生产 者、消费者、分解者应构成完整的营养结构，否 贝食物链断裂，就可能导致生 态系统衰退和破坏。？物种种类和数目保持相对稳定。种