基础生态学41

1、一生态系统的一般特征一、生态系统的基本概念A生态系统是指在一定的空间内生物的成分和非生物的成分通过物质的循环和能量的流动互相作用，互相依存而构成的一个生态学功能单位。B生物群落与其生存环境之间，以及生物种群相互之间密切联系、相互作用，通过物质交换、能量转换和信息传递，成为占据一定空间、具有一定结构、执行一定功能的动态平衡整体，称为生态系统。C在一定空间中共同栖居着的所有生物（生物群落）与其环境之间由于不断进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。（本书）生态系统是一个功能单位，不是分类单位。2概念的发展1）英国植物生态学家A.G.Tansley（坦斯利）于193就首先提出生态系统的概念.前苏

2、联植物生态学家V.N.Sukachey于1944年提出生物地理群落（biogeocoensis）的概念.2）R.Lindeman（林彳惠曼）创建了营养动态模型，成为生态系统能量动态研究的奠基者.开创了生态学从定性走向定量的新阶段.3）R.E.Ricklefs于197处描述了生态系统中物质循环和能量流动的基本格局.4）F.B.Gollety是陆地生态系统能量流动研究的奠基人.5）Odun|C族:E.P.Odum生态学基础H.T.Odum人和自然的能量基础国际生物学研究计划（IBP）其中心研究内容是全球主要生态系统（包括陆地、淡水、海洋等）的结构、功能和生物生产力；人与生物圈计划（MAB重点研究人

3、类活动与生物圈的关系4个国际组织成立了“生态系统保持协作组（ECG”，其中心任务是研究生态平衡及自然环境保护，以及维持改进生态系统的生物生产力；“国际地圈-生物圈计划"（IGBP）目的是了解近年整个地球系统物理的、化学的和生物学作用过程以及人类活动对上述基本过程、变化的影响。3,生态系统基本特征（1）生态系统是生态学的一个主要结构和功能单位，属于经典生态学研究的最高层次；（2）生态系统具有自我调节能力；（3）能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能；（4）生态系统中营养级的数目受限于生产者所固定的最大能量和这些能量在流动过程中的巨大损失，因此，营养级的数目通常不超过56个；（

4、5）生态系统是一个动态系统，要经历一系列发育阶段。目前有关生态系统的研究工作：自然生态系统的保护和利用生态系统调控机制的研究生态系统退化的机制、恢复及其修复研究全球性生态问题的研究生态系统可持续发展的研究二、生态系统的组成与结构非生物成分：无机物、有机化合物、气候因素生物成分(生物群落)：生产者(producer)消费者(consumer)分解者(还原者)(decomposer)三大功能群：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。消费者：异养生物，主要指以其他生物为食的各种动物，包括植食动物(一级)肉食动物(二四级)、杂食动物和寄生动物等。分解者：异养生物

5、，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。1,非生物环境(1)无机质包括处于物质循环中的各种无机物，如氧、氮、二氧化碳，水和各种无机盐等。(2)有机质包括蛋白质、糖类、脂类和腐殖质等。(3)气候因素如温度、湿度、风和雨雪等。2,生物群落(1) 生产者(producer)指能利用简单的无机物质制造食物的自养生物，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。(2)消费者(consumer)异养生物，主要指以其他生物为食的各种动物，它们不能从无机物质制造有机物质，只能间接的依赖生产者制造的有机物质生存。包括植食动物、肉食动物、杂食动物和寄生动物等。一级消费者、

6、二级消费者、三级消费者等(3)分解者(decomposer)异养生物，它们分解动植物的残体、粪便和各种复杂的有机化合物，吸收某些分解产物，最终能将有机物分解为简单的无机物，而这些无机物参与物质循环后可被自养生物重新利用。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、秃鹫等大型腐食性动物。生态系统的成分：环境系统三个亚系统生产者一一自养型一一初级生产力消费者一一异养型一一次级生产力生产者分解者生产者亚系统二氧化碳消费者亚系统分解者亚系统无机营养物生态系统结构的一般性模型三、食物链和食物网植物所固定的能量通过一系列的取食和被取食关系在生态系统中传递，各种生物按其取食和被食的关系而排列的链

7、状顺序称为食物链(foodchain)。食物网(foodweb):生态系统中的食物链彼此交错连接，形成复杂的网络结构，称为食物网。2,食物链的类型在生态系统中都存在着三种主要的食物链，捕食食物链和碎屑食物链和寄生食物链。(1)捕食食物链绿色植物为起点到食草动物进而到食肉动物的食物链。植物食草动物食肉动物(2)碎屑食物链动、植物的遗体被食腐性生物(小型土壤动物、真菌、细菌)取食，然后到他们的捕食者的食物链碎食物一碎食物消费者一小肉食性动物一大肉食性动物(3)寄生食物链由宿主和寄生物构成以大型动物为食物链的起点，继之以小型动物、微型动物、细菌和病毒后者与前者是寄生关系哺乳动物或鸟类-跳蚤-原生动物

8、-细菌-病毒3,食物链和食物网概念的意义食物链是生态系统营养结构的形象体现。通过食物链和食物网把生物与非生物、生产者与消费者、消费者与消费者连成一个整体，反映了生态系统中各生物有机体之间的营养位置和相互关系；各生物成分间通过食物网发生直接和间接的联系，保持着生态系统结构和功能的稳定性。生态系统中能量流动物和物质循环正是沿着食物链和食物网进行的。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。生物扩大作用(食物链浓集效应)：某些物质当他们沿食物链移动时，既不被呼吸消耗，又不容易被排泄，而是浓集在有机体的组织中，这一现象称为生物扩大作用。有毒有害物质循环的实例DDT人工合成的有机氯杀

9、虫剂。危害：(1)消灭害虫的同时，无选择地将益虫、益鸟和害虫的天敌杀死。如美国加利福尼亚州，由于滥用DDT1967年有19%勺蜜蜂被杀死，导致水果和蜜糖急剧减产。(2) DDTR容于水，而溶于脂肪，极易通过食物链而浓集。(3) DDT1过食物链进入动物体后，使钙代谢功能丧失，从而使鸟类蛋壳变薄，雌鸟附卵时将蛋压破，从而使禽类的数量减少。水体中的DT豚度约为0.00005Pp2浮游生物0.04ppm-刚毛藻0.08ppmf网茅0.33ppmf螺0.26ppm蛤0.42ppm鱼1.24ppm-燕鸥3.42ppm-河鸥幼体55.3ppm成体18.5ppm-秋沙鸭22.8ppm-鹭鸟26.4ppmf银

10、鸥75.5ppm四、营养级和金字塔营养级(trophiclevels)是指处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。生产者的绿色植物和所有自养生物都位于食物链的起点，即食物链的第一环节，它们构成了第一个营养级。所有以生产者(主要是绿色植物)为食的动物都属于第二个营养级，即植食动物营养级。2.生态系统中营养级数目各营养级消费者不可能100咐1用前一营养级的生物量。各营养级同化率也不是100%总有一部分排泄出去。各营养级生物要维持自身的活动，消耗一部分热量。能流在通过各营养级时会急剧减少，食物链就不可能太长。生态系统中的营养级一般只有四、五级，很少超过六级。一个陆地食物链的能量流动3,金字塔生态金字

11、塔(ecologicalpyramids)是指各个营养级之间的数量关系这种数量关系可采用生物量单位、能量单位和个体数量单位，采用这些单位所构成的生态金字塔就分别称为生物量金字塔、能量金字塔和数量金字塔。能量金字塔(1)由各营养级所固定的总能量值的多少来构成的生态金字塔。(2)以相同的单位面积和单位时间内的生产者和各级消费者所积累的能量比率来构造。(3)千卡/平方米年。生物量金字塔以相同单位面积上生产者和各级消费者的生物量即生命物质总量建立的金字塔。对陆地、浅水生态系统中比较典型，因为生产者是大型的，所以塔基比较大，金字塔比较规则。数量金字塔单位面积内生产者的个体数目为塔基，以相同面积内各营养级

12、位有机体数目构成塔身及塔顶。一般每一个营养级所包括的有机体数目，沿食物链向上递减五、生态效率1, 生态效率(ecologicalefficiencies)是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。2,能量参数(1) 1(摄取或吸收)：表示一个生物(生产者，消费者或腐食者)所摄取的能量；对植物来说，I代表被光合作用色素所吸收的日光能值。(2) A(同化)：表示在动物消化道内被吸收的能量(吃进的食物不一定都能吸收)。对分解者来说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，即总初级生产量(GP)。(3) R(呼吸)：指在新陈代谢和各种活动中所消耗的全部能

13、量。(4) P(生产量)：代表呼吸消耗后所净剩的能量值，它以有机物质的形式累积在生态系统中。对植物来说，它是指净初级生产量(NP);对动物来说，它是同化量扣除维持消耗后的生产量，即P=A-R3 ,同化效率(assimilationefficiency)植物吸收的日光能中被光合作用所固定的能量比例，或被动物摄食的能量中被同化了的能量比例：Ae=An/In(n代表营养级数)=被植物固定的能量/植物吸收的日光能=被动物消化吸收的/动物摄食的能量肉食动物的同化效率高于植食动物.4 ,生产效率(productionefficiency)形成新生物量的生产能量占同化能量的百分比：Pe=Pn/An营养级越高

14、，生长效率越低。植物的生长效率动物植物将光合能量大约40%乎吸，60%£长；肉食动物同化能量大约65刈于呼吸，35刈于生长。哺乳动物呼吸消耗的能量最多，大约占同化量的97-99%,只有1%-3明于净生产量。5 ,消费效率(consumptionefficiency)n+1营养级消费(即摄食)的能量占n营养级净生产能量的比例：Ce=In+1/Pn=n+1营养级的消费能量/n营养级的净生产量6 ,林德曼效率(Lindemansefficiency)n+1营养级所获得的能量占n营养级所获得的能量之比：Le=In=1/I林德曼效率相当于同化效率、生产效率与消费效率的乘积。InInAnPn林德

15、曼定律林德曼定律(十分之一定律)：能量沿营养级的移动时，逐级变小，后一营养级只能是前一营养级能量的十分之一左右。但近来对海洋食物链的研究表明，在有些情况下，林德曼效率可以大于30%一股说来都处于2025%勺范围之内。这就是说，每个营养级的净生产量将会有7580%通向碎屑食物链。六、生态系统的反馈调节与生态平衡1 .反馈生态系统的一个普遍特性是存在着反馈现象。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，这个过程就叫反馈。2 ,反馈的类型反馈有两种类型，即负反馈和正反馈3,生态平衡由于生态系统具有自我调节机制，生态系统会保持自身的生态平衡。生态平衡：是指生态系统通过发育和调节所达