第九章 生态系统的一般特征

1、第八章第八章 生态系统的一般特征生态系统的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l 1.1.概念概念(ecosystem) ：在一定空间中共同栖居着的所有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。2. 特征特征l 1）是生态学的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的高层次。l 2）内部具有自我调节能力。l 3）能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能。l 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值和这些能量在流动中巨大损失，因此生态系统中营养级不会超过5-6个。l 5）生态系统是一个动态系统。3.目前有关生态系统的研究目前

2、有关生态系统的研究l （1）自然生态系统的保护和利用）自然生态系统的保护和利用l 各种各样的自然生态系统有和谐、高效和健康和谐、高效和健康的共同特点，许多研究表明，自然生态系统中具有较高自然生态系统中具有较高的物种多样性和群落稳定性。的物种多样性和群落稳定性。一个健康的生态系统比退化的更有价值，它具有较高生产力，能满足人类物质的需求，还给人类提供生存的优良环境。l 因此，研究自然生态系统的形成和发展过程、合理性机制、以及人类活动对自然生态系统的影响，对于有效利用和保护自然生态系统均有较大的意义。（2）生态系统调控机制的研究）生态系统调控机制的研究l 生态系统是一个自我调控（Self- regu

3、lation）的系统，这方面的研究包括：自然、半自然和人工等不同类型生态系统自我调控的阈值阈值.l 自然和人类活动引起局部和全球环境变化带来的一系列生态效应一系列生态效应；生物多样性、群落和生态生物多样性、群落和生态系统与外部限制因素间的作用效应及其机制。系统与外部限制因素间的作用效应及其机制。（3）生态系统退化的机制、恢复及修复研究）生态系统退化的机制、恢复及修复研究l 在人为干扰和其他因素的影响下，有大量的生态系统处于不良状态，承载着超负荷的人口和环境负担、水资源枯竭、荒漠化和水土流失在加重等，脆弱、低效和衰退已成为这一类生态系统的明显特征。l 这方面的研究主要有：这方面的研究主要有：由于

4、人类活动而造成逆由于人类活动而造成逆向演替或对生态系统结构、重要生物资源退化向演替或对生态系统结构、重要生物资源退化机理及其恢复途径；防止人类与环境关系的失机理及其恢复途径；防止人类与环境关系的失调；自然资源的综合利用以及污染物的处理。调；自然资源的综合利用以及污染物的处理。（4）全球性生态问题的研究）全球性生态问题的研究l 近几十年来，许多全球性的生态问题严重威胁着人类的生存和发展，要靠全球人类共同努力才能解决的问题，如臭氧层破坏、温室效应、全球变化等。l 研究重点在：全球变化对生物多样性和生态系研究重点在：全球变化对生物多样性和生态系统的影响及其反应；敏感地带和生态系统对气统的影响及其反应

5、；敏感地带和生态系统对气候变化的反应；气候与生态系统相互作用的模候变化的反应；气候与生态系统相互作用的模拟；建立全球全球变化的生态系统发展模型；拟；建立全球全球变化的生态系统发展模型；提出全球变化中应采取的对策和措施等。提出全球变化中应采取的对策和措施等。（5）生态系统可持续发展的研究）生态系统可持续发展的研究l 以破坏环境为代价发展经济的道路困境改变人与自然的关系，把经济发展和环境保护协调一致，建立可持续发展的生态系统。l 研究的重点是：生态系统资源的分类、配置、替研究的重点是：生态系统资源的分类、配置、替代及其自我维持模型；发展生态工程和高新技术代及其自我维持模型；发展生态工程和高新技术的

6、农业工厂化；探索自然资源的利用途径；加强的农业工厂化；探索自然资源的利用途径；加强生态系统管理（生态系统管理（ecosystem management）、保持）、保持生态系统健康（生态系统健康（ecosystem health）和维持生态系）和维持生态系统服务功能（统服务功能（ecosystem service）。）。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l 一、非生物环境一、非生物环境l 包括参加物质循环的无机元素和化合物、联系生物和非生物成分的有机物质和气候或其他物理条件。二、生产者二、生产者l生产者（生产者（producers），又称初级生产者），又称初级生产者（prim

7、ary producers），指自养生物，），指自养生物，主要指绿色植物，也包括一些化能合成细主要指绿色植物，也包括一些化能合成细菌。菌。l这些生物能利用无机物合成有机物，并把这些生物能利用无机物合成有机物，并把环境中的太阳能以生物化学能的形式第一环境中的太阳能以生物化学能的形式第一次固定到生物有机体中。初级生产者也是次固定到生物有机体中。初级生产者也是自然界生命系统中唯一能将太阳能转化为自然界生命系统中唯一能将太阳能转化为生物化学能的媒介。生物化学能的媒介。三、消费者三、消费者1.消费者：消费者：指那些直接或间接依赖于生产者所制造的指那些直接或间接依赖于生产者所制造的有机物质生存的有机物质生

8、存的异养生物异养生物。2.2.按营养方式的不同可分为：按营养方式的不同可分为：（1 1）食草动物：）食草动物：直接以植物体为营养的动物。（一级消费者）（2 2）食肉动物：）食肉动物：以食草动物为食者。（二级消费者）（3 3）大型食肉动物或顶极食肉动物：）大型食肉动物或顶极食肉动物：以食肉动物为食者。（三级消费者）四、分解者四、分解者l 分解者（分解者（dedecomposers），异养生物。指利用动植物残体及其它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。主要有真菌、细菌、放线菌等微生物。第三节第三节 食物链和食物网食物链和食物网l 1.1.食物链食物链(Food chain) ：

9、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，各种生物按其食物关系排列的链状顺序，称为食物链 。2. 2. 食物链类型食物链类型l （1）捕食食物链）捕食食物链(grazing food chain)l 绿色植物到食草动物进而到食肉动物的食物链。绿色植物到食草动物进而到食肉动物的食物链。l 如植物植食性动物肉食性动物。l 如草原上的青草 野兔 狐狸 狼；l 在湖泊中，藻类甲壳类小鱼大鱼。（2）碎屑食物链）碎屑食物链(detritus food chain)l 以动、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。植物残体蚯蚓线虫类节肢

10、动物。（3）寄生性食物链：）寄生性食物链：l 由宿主和寄生物构成。它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。后者与前者是寄生性关系。如哺乳动物或鸟类跳蚤原生动物细菌病毒。3.食物网食物网（Food web）食物网：食物网：食物链彼此交错连结，形成一个网状结构。生态系统的营养结构生态系统的营养结构l 生态系统中的食物营养关系是很复杂的。由于一种生物常常以多种食物为食，而同一种食物又常常为多种消费者取食，于是食物链交错起来，多条食物链相联，形成了食物网。l 食物网不仅维持着生态系统的相对平衡，并推动着生物的进化，成为自然界发展演变的动力。自然界发展演变的动力。l 这种以营养

11、为纽带，把生物与环境、生物与生物这种以营养为纽带，把生物与环境、生物与生物紧密联系起来的结构，紧密联系起来的结构，称为生态系统营养结构生态系统营养结构。第四节第四节 营养级与生态金字塔营养级与生态金字塔l 1.营养级（营养级（Trophic level）l 处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。2.生态系统中营养级数目生态系统中营养级数目l 1）各营养级消费者不可能100%利用前一营养级的生物量；l 2）各营养级同化率也不是100%，总有一部分排泄出去；l 3）各营养级生物要维持自身的活动，消耗一部分热量。l 4）由于能流在通过各营养级时会急剧减少，所以食物链就不可能太长，生态系统中的营养级

12、一般只有四、五级，很少超过六级。The length of food chains3.生态金字塔生态金字塔l 1）概念：）概念：指各营养级之间的数量关系，这种数量关系可采用生物量、能量和个体数量生物量、能量和个体数量单位，采用这些单位构成的生态金字塔分别为生物量、能量和数量金字塔。2）类型）类型lA 能量金字塔：能量金字塔：lB 生物量金字塔生物量金字塔lC 数量金字塔数量金字塔A 能量能量金字金字塔塔：各营养级所固定的总能量值的多少来构成各营养级所固定的总能量值的多少来构成的生态金字塔。以相同的单位面积和单位的生态金字塔。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时间内的生产

13、者和各级消费者所积累的能量比率来构造（千卡量比率来构造（千卡/平方米平方米.年）。年）。B 生物量金字塔生物量金字塔l 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。l 但对于湖泊和开旷海洋湖泊和开旷海洋，第一性生产者主要为微型藻类，生活周期短，繁殖迅速，大量被植食动物取食利用，在任何时间它的现存量很低，导致这些生态系统的生物量金字塔呈倒金字塔形。C 数量金字塔数量金字塔l 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

14、目，沿食物链向上递减。l 缺点：缺点：有时植食动物比生产者数目多。如昆虫和树木；个体大小差别很大个体大小差别很大；个体大小有很大差别，只有个体数目多少来说问题有局限性。Eltonian Pyramidsl 能量金字塔能量金字塔表达营养结构最全面，确切表示食物通过食物链的效率，永远是正塔型；l 数量金字塔数量金字塔过分突出小生物体的重要性；l 生物量金字塔生物量金字塔过分突出大生物体的重要性。第五节第五节 生态系统的反馈调节和生态平衡生态系统的反馈调节和生态平衡反馈调节：反馈调节：l当生态系统某一成分发生变化，它必然当生态系统某一成分发生变化，它必然引起其他成分出现一系列相应变化，这引起其他成分出现一系列相应变化，这些变化又反过来影响最初发生变化的那些变化又反过来影响最初发生变化的那种成分。种成分。负反馈：负反馈：l 负反馈：负反馈：使生态系统达到或保持平衡或稳态，结果是抑制和减弱抑制和减弱最初发生变化的那种成分的变化。正反馈：正反馈：l正反馈：正反馈：系统中某一成分的变化所引起的其他一系列变化，反过来加速最初发生变化的成分所发生的变化。使生态系统远离平衡状使生态系统远离平衡状态或稳态。态或稳态。l如湖泊污染，导致鱼的数量因死亡而减少。由于