第二章-生态系统

第二章生态系统

30年代（1935年）英国植物学家坦斯莱（A.G.Tansley）提出，50年代广泛传播，60年代成为生态学研究核心。

本章的主要内容第一节生态系统的基本概念第二节生态平衡及其破坏第一节生态系统的基本概念

一、生态系统概念1.定义：指自然界一定空间内，生物与环境构成的统一整体，在其中生物与环境之间相互影响，相互制约，不断演变，并在一定时期内处于相对稳定的平衡状态。

2.特征

（1）具有能量流动、物质循环、信息传递的功能。（2）具有自我调节功能。（3）是一种动态系统。简单—复杂，幼年—成熟的过程。

二、生态系统的组成、结构和类型1．生态系统的组成由生物群落和非生物环境两大部分组成。

生物群落：包括生产者、消费者、分解者（1）生产者：指能进行光合作用的各种绿色植物、蓝绿藻和某些细菌。又称为自养生物。

有机物—自身需要；为其他生物提供食物来源（2）消费者：主要是动物（食草—次级生产者、食肉、杂食）（3）分解者：将生产者、消费者（动植物残体、粪便和各种有机物）的残体分解为简单物质再提供给生产者。包括各种细菌、真菌、原生动物、蚯蚓、秃鹫等。

消费者和分解者都是异养生物。非生物环境：指各种环境要素。(1)无机物：包括氮、氧、二氧化碳和各种无机盐等。(2)有机化合物：包括蛋白质、糖类、脂类和土壤腐殖质等。(3)气候因素：包括温度、湿度、风和降水等，来自宇宙的太阳辐射也可归入此类。生态系统中，生物群落处于核心地位，它代表系统的生产能力、物质和能量流动强度以及外貌景观等，非生物环境既是生命活动的空间条件和资源，也是生物与环境相互作用的结果，它们形成了一个统一的整体。2．生态系统的结构（1）形态结构生态系统的生物种类、种群数量、种的空间配置和时间变化等，构成了生态系统的形态结构。

（2）营养结构生态系统各组成部分之间，通过营养联系构成了生态系统的营养结构。

3．生态系统的类型

（1）按地理条件不同分

（2）按人为干预的程度不同分类自然生态系统：指没有或基本没有受到人为干预的生态系统，如原始森林、未经放牧的草原、人迹罕至的沙漠等。半自然生态系统：指受到人为干预，但其环境仍保持一定自然状态的生态系统，如人工抚育过的森林，经过放牧的草原，养殖湖泊和农田等。

人工生态系统：指完全按照人类的意愿，有目的、有计划地建立起来的生态系统，如城市、工厂、矿山、宇宙飞船和潜艇的密封舱等。

（3）按生态系统大小分类

大到地球表面生物圈，小到一块土地、一片森林、一条河流、一滴水等，都可以称之为是一个生态系统。三、食物链和食物网1.食物链：各种生物以食物为联系建立起来的链索。

（1）捕食性食物链：以生产者为基础

植物—食草动物—食肉动物

（2）腐食性动物：以动植物尸体建立起来的链索

植物遗体—蚯蚓—线虫类—节肢动物

（3）寄生性动物：以宿主和寄生物构成

哺乳动物或鸟类—跳蚤—细菌—病毒（4）碎食性动物：以碎食为食物链的起点

碎食物—碎食物消费者—小型肉食性动物—大型肉食性动物2．食物网各食物链相互交错形成。食物网越复杂，生态系统越稳定。相反，食物网越简单，则生态系统越不稳定。

四、营养级和生态金字塔1.营养级

食物链上某个生物种的总和。一般分为4～5级。绿色植物为第一营养级，食草动物为第二营养级，食肉动物为第三营养级…2．生态金字塔下层营养级所储存的能量大约只有10%被上层营养级所利用，其余大部分能量被消耗在该营养级的呼吸作用上，以热量的形式释放到大气中去。在生态学上称10%定律或1/10定律。

五、生态系统的功能1．能量流动生态系统中全部生命活动所需要的能量最初均来自太阳。太阳能被生物利用，是通过绿色植物的光合作用实现的。

在合成有机物的同时太阳能也转变成化学能，储存在有机物中。绿色植物体内储存的能量，通过食物链，在传递营养物质的同时，依次传递给食草动物和食肉动物。动植物的残体被分解者分解时，又把能量传给了分解者。此外，生产者、消费者和分解者的呼吸作用都会消耗一部分能量，消耗的能量被释放到环境中去。这就是能量在生态系统中的流动。生态系统中能量流动的特点：（1）生态系统中的能量来源——太阳（2）能量流动是单向的，不可逆的。（3）能量在流动中逐渐减少。每经过一个营养级都有能量以热的形式散失掉。（4）能量流动中质量逐渐提高。2．物质循环生物要满足机体生长发育、新陈代谢的需要，需不断地从环境中获取营养物质，这些物质进入有机体后经传递、代谢和分解后，又重新回到环境中，这一过程称为物质循环。

1)

水循环水循环特点

水平运动——地表上由高处流向低处；空气中气态水随气流流动垂直运动——蒸发水在植物中由根茎流向叶面；大气中水遇冷降落

太阳能驱动全球的水循环2）碳循环碳循环的特点①大气中②动植物残体—被微生物分解成CO2+H2O—植物吸收利用小循环③化石燃料燃烧生成CO2排入大气进行循环大循环3）氮循环氮循环的特点①固氮作用：生物固氮、工业固氮、岩浆固氮、大气固氮②通过动植物残体进入大气进行循环4）磷循环

5）硫循环硫循环兼有气态型循环和沉积型循环的双重特性。气态型循环：SO2和H2S是硫循环中的重要组成部分，属气态型循环沉积型循环：硫酸盐被长期束缚在有机或无机沉积物中，释放十分缓慢，属于沉积型大气中的SO2主要来自含硫矿物的冶炼、化石燃料的燃烧以及动植物废物及其残体的燃烧，进入大气的H2S也可以很快转化为SO2。大气中的SO2及H2S经雨水的淋洗，进入土壤，形成硫酸盐；动植物残体经微生物分解，也形成硫酸盐。土壤中的硫酸盐一部分供植物直接吸收利用，另一部分则沉积海底，形成岩石。3．信息传递（1）物理信息物理信息由声、光和颜色等构成。例如，动物的叫声可以传递惊慌、警告、安全和求偶等信息；某些光和颜色可以向昆虫和鱼类提供食物信息。

（2）化学信息由生物代谢作用产物(尤其是分泌物)组成的化学物质。同种动物间释放的化学物质能传递求偶、行踪和划定活动范围等信息。例如：昆虫分泌性外激素吸引异性个体；猫、狗通过排尿标记自己的活动领域等。（3）行为信息有些动物可以通过特殊的行为方式向同伴或其他生物发出识别、挑战等信息，这种信息传达方式称为行为信息。如蜜蜂通过舞蹈告诉同伴花源的方向、距离等，人类的哑语也是一种行为信息方式。

（4）营养信息营养信息由食物和养分构成。通过营养交换的形式，可以将信息从一个种群传递给另一个种群。食物网和食物链就是一个营养信息系统。

第二节生态平衡及其破坏一、生态平衡1．概念：在一定时期内，系统内生产者、消费者和分解者之间保持着一种动态平衡，系统内的能量流动和物质平衡在较长时期内保持稳定，这种状态就是生态平衡，又称自然平衡。2．基本特征1）结构平衡:生物物种的组成，各种群数量和比例相对稳定，使得生态系统的结构处于相对稳定状态。

2)功能平衡:能量流动、物质循环、信息联系的平衡

3)物质与能量输入输出动态平衡:若输入＞输出，总生物量增加；反之亦然。

4)良好的自我调节能力:一个成熟稳定的生态系统是能够不断进行自我调控的

二、生态平衡的破坏生态平衡的破坏往往出自人类的贪欲与无知，过分地向自然索取，或对生态系统的复杂机理知之甚少而贸然采取行动。影响生态平衡的因素既有自然的，也有人为的，特别是人为因素的影响，导致其结构与功能受损，且超出其耐受限度，不能自我修复时，生态系统就会衰退甚至崩溃，这就是生态平衡的破坏。

1．破坏生态平衡的因素1）自然因素水灾、旱灾、地震、火山、台风、海啸、泥石流等

2）人为因素

（1）环境污染（2）物种的改变：捕杀鸟类；引进新物种（3）信息系统的破坏2．生态学三定律美国环境学家小米勒(G．T．MillerJr．)提出