生态系统生态学1

人工生态系统
组成
结构 系统目的及功 能 主要能量来源
组成成分复杂
自然结构 生态系统的稳定及繁 荣 太阳能、自然辅助能
生物成员简化，生 产力提高，抗逆性 下 降，环境被改 造，更有利于部分 生物成员。
优化结构
提供人类所需的产 品
太阳能、自然辅助 能、人工辅助能
生物成员被按特定目 的所筛选，环境要素 为特定生物而设计。
一、生态系统的结构
形态结构：是指生态系统的生物种类、种 群数量、种的空间配置、种的时间变化等 构成生态系统的形态结构。
营养结构:一食物链和食物网、二营养级和 生态金字塔
二、食物链与食物网
1、食物链：食物链是指初级生产者获得光能后制 造的食物供给各级消费者形成以食物营养为中心的 链索关系。
一个生态系统中的各种生物彼此以能量和营养物质 相互联系从而形成各种生物的链索称为食物链。
化能自养细菌－产甲烷细菌
只有生产者才能将无机物转化成有机物，在生态 系统中是为其它生物提供能流的唯一来源。
制造氧气。氧气是大部分生物生存的条件。
提供其它必需元素：K Ｎａ Ｃａ Ｍｇ等。
生产者是生态系统营养结构中的基础，它决定着 生态系统的生产力高低，是生态系统中最基本、 最重要的组成部分
消费者
数量金字塔，如果把通过各营养级的生物数量由低 到高作图，就可以得到数量金字塔。它表示各营养 级之间在一定时间和空间内生物的数量关系，用生 物的个体数目表示。例如，湖泊、海洋生态系统
营养级和生态金字塔变化趋势
营养级从低到高，反映了一般趋势：
物种数目： 多→少
个体数量： 多→少
生殖力：
高→低
个体体积： 小→大（一般）
捕食食物链，指一种活的生物取食另一种活的生物 所构成的食物链。捕食食物链都以生产者为食物链 的起点。
碎食食物链，指以碎食（植物的枯枝落叶等）为食 物链的起点的食物链。碎食被别的生物所利用，分 解成碎屑，然后再为多种动物所食。碎屑食物链有 两个去向：微生物或者大型食碎屑动物。
寄生食物链：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 。
2、食物网
食物网：生态系统中，各种生物之间通过取 食关系存在着错综复杂的联系，这就使生态 系统内，多条食物链相互交织、互相联结， 形成了网络，称为食物网。
食物网
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食物链/网的典范性
食物网很少是环状的 食物链不长，平均为4节 顶位种、中位种、基位种的比例相当稳定 各类链节、即基一中节、基一顶节、中一
生态金字塔
能量金字塔，如果把通过各营养级的能流量由低到 高用图来表示，就成为一个金字塔形，称为能量金 字塔。它表示各营养级之间能量的配置关系，用千 克/ m2•年表示。
生物量金字塔，如果把通过各营养级的生物量由低 到高作图，就可以得到生物量金字塔。它表示各营 养级之间生物的重量关系，用千克/年表示；例如， 陆地、浅水生态系统
觅食范围： 小→大
搜索能力： 弱→强
行为复杂度： 低→高
取食专一性： 强→弱
寿命：
短→长
四、生态系统的生产力
生物量：单位面积上动物、植物、微生物的重 量。通常用干重表示。
初级生产：绿色植物固定太阳能或制造的有机质 过程称为初级生产。
净第一生产量NP ＝总第一生产量GP－植物自身消耗（呼吸）R
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生态系统生态学研究的内容
用定量的方法，研究整个系统的结构、功能和动态 相同组分（如生产者、消费者）的生物量 能量的流动 生物地化循环 生态系统的行为（阻抗，反弹） “生态系统服务功能”
Material Inputs (CO2, H2 O, nutrients)
Ecosystem Bou ndary
在不同的生态系统中，各类食物链的比重 不同。
在任一生态系统中，各类食物链总是协同 起作用。
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三、营养级和生态金字塔
营养级：绿色植物、草食动物、肉食动物等 各种有机体位于食物链的不同环节上，食物 链的每一个环节，称为一个营养级。它是指 处于食物链某一环节上的所有生物的总和。
生态金字塔：生态金字塔是指各个营养级之 间的数量关系，这种数量关系可以用生物量 单位、能量单位和个体数量单位表示，采用 这些单位所构成的生态金字塔分别称为生物 量金字塔、能量金字塔和数量金字塔。
降低 全球初级生产力可划分为三个等级： 低、中、高
初级生产力的特点
初级生产力都有垂直变化的规律 初级生产力往往随着系统的发育年龄而改变
作物结构
Ⅰ谷粒∕秸秆比率高； Ⅱ叶面指数迅速达到4，且维持之； Ⅲ达到最大食物储存的合适时间。
荷兰人选择冬小麦的种子与茎杆的比较
品种
Wilhel mina
例：一个沙漠
食物链和食物网的功能
食物链和食物网是生态系统的营养结构，生态 系统的物质循环和能量流动沿着食物链、食物 网的渠道进行。
生态系统中各类食物链的特点
在同一个食物链中，常包含有食性和其它 生活习性极不相同的多种生物。
在同一个生态系统中，可能有多条食 物 链，它们的长短不同，营养级数目不等 。
（1）生产者 （2）消费者 （3）分解者 （4）非生物成分：
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生态系统的组成
气候因子 （光、温等及其他物理因子）
1.
非生物部分 无机物质 （H2O、N、P、K、Ca等矿质元素）
有机物质 （糖、蛋白质、脂类、腐殖质等）
生态系统
（1）生产者—自养生物（把太阳能输入生态系统）
草 食 动 物 （ 一 级 wk.baidu.com 费 者 ） ( herbi vo res)
第五章、生态系统生态学
个体
种群
生物圈
群落 生态系统
第五章、生态系统生态学
第一节、生态系统概述 第二节、生态系统中的能量流动 第三节、生态系统中的信息传递 第四节、生态系统中的物质循环 第五节、生态系统的稳定性
第一节、生态系统概述
一、生态系统的概念 二、生态系统的特征 三、生态系统的类型 四、生态系统的组成
植物所固定的能量通过一系列的取 食与被取食的关系在生态系统中传 递。
食物链
树
蝉
螳螂
黄雀
第一营养级 生产者 植物
第二营养级 初级消费者 植食动物
第三营养级 次级消费者 小型肉食动物
第四营养级 三级消费者 大型肉食动物
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生态系统中的食物链不是固定不变的，它 不仅在进化历史上有改变，在短时间内也 有改变。
Julian a
Starli ng
Felix
Heines
时期
1902－ 1932
1934－ 1947
1948－ 1961
1958－ 1961
1953－ 1955
总产量 12600 12430 13900 12830 11860
种子 6426 6836 8201 7698 7828
茎杆 6174 5594 5699 5132 4032
初级生产力：初级生产积累能量的速率, 用单位 时间单位面积内累计的能量或者生产的干物质表 示（ g/m2.年，kg/ha2.年等）
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1、初级生产力
概述全球初级生产力概况及分布特点 影响初级生产力的主要因子 初级生产量的测定方法
全球初级生产力分布特点
陆地比水域的初级生产力大 陆地上初级生产力有随纬度增加逐渐降低的趋势 海洋中初级生产力由河口湾向大陆架和大洋区逐渐
生产者producer
植食动物 herbivores
消费者 Consumer 肉食动物 carnivores
杂食动物 omnivorous
食碎屑者 detritivores
分解者decomposer
生产者
能利用简单的无机物质制 造食物的自养生物，包括 绿色植物、蓝绿藻和一些 自养细菌
念珠蓝细菌
对其他生物的生长产生重大影响 改造表面惰性物质 为碎屑食物链提供食物和物质基础
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消费者
四级消费者 三级消费者 二级消费者 一级消费者
生产者
第二节、生态系统的能量流动
一、生态系统的结构 二、食物链与食物网 三、营养级和食物金字塔 四、生态系统的生产力 五、生态系统的能量流动 六、生态效率 七、有机物质的分解
一、生态系统Ecosystems的概念
“生态系统” - Arthur Tansley 在1935 描述 生态系统的概念:是指在一定时间和空间范围
内，由生物群落与其环境组成的一个整体，该 整体具有一定的大小和结构，各成员借助能量 流动，物质循环和信息传递而相互联系，相互 影响，相互依存，并形成具有自组织和自调节 功能的复合体。
比率 0.51 0.55 0.59 0.60 0.66
人类粮食的产量
农业水平
千克干物质/公顷/年
早期的采集
0.4-2.0
无附加能的农业 50-2000
附加辅助能的农业 2000-20000 理想的海藻培养 20000-80000
千卡/平米/年 0.2-10 25-1000 1000-10000
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影响初级生产力的主要因子
组装结构 研究、产品、人类生 活 工业能
稳定性
稳定
亚稳定
不稳定
稳定机制 开放程度
非中心式调控
自然信息调控 生物间相生相克，生 物与环境相互适应 开放程度小
非中心式调控和中 心式调控结合 自然调控 人工直接调控 社会经济间接调控
开放程度大
中心式调控
人工调控 相对封闭
四、生态系统的构成
生态系统的组成:任何一个生态系统都由生物和非生 物两大部分组成，生物部分按照它们的营养方式和 在系统中所起的作用不同，又可分为生产者、消费 者和分解者三大功能类群。
消费者：依靠活的动植物为食的动物。直接或者间接以 植物为食。寄生物也属于消费者。
对初级生产物进行加工、再生产的作用，对其他生物种 群数量起到调节作用。
分解者
主要是细菌，真菌和某些营腐生生活的原生生物 和食腐动物
在生态系统中的基本功能是分解死亡动植物的躯 体，变成简单化合物，最终分解为简单的无机物 并释放到环境中，供生产者重新利用吸收。
中节和中一顶节的相对比例也很稳定 链节数/物种数比率相当稳定。
应用
①有毒物质沿食物链的积累 ②引种和有害生物防治的结果估计； ③自然保护区的设计； ④对人类在自然中的地位的更好理解。
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3、食物链类型：
捕食食物链：
青草－野兔－狐狸－狼，藻类－甲壳类－小鱼－大鱼
寄生食物链：
哺乳动物或鸟类－跳蚤－细滴虫
CO2
光
光合作用
取食
生物量
H20
营养
NP
R O2＋温度 GP
影响初级生产力的主要因子
陆地生态系统 光照、温度、生长期、水分、矿物营养、动物摄食等
水域生态系统 P = （R / k ）× C × 3.7 P: 浮游植物的净初级生产力 R: 相对光和率 k: 光强度随水深而减弱的衰败系数 C: 水中的叶绿素含量
一级肉食动物（以食草动物为食， 统称二级消费者）
2. 生物部分（2）消费者 肉食物动物 二级肉食动物（大型肉食动物）
(comsumers ) ( carnivores)
称三级消费者
三级肉食动物（顶极肉食动物）
寄生者
杂食动物
腐食性动物
（3）还原者（分解者）(decomposer)
生态系统的三大功能类群：
碎屑食物链
枯枝落叶－真菌－昆虫－蛞蝓
腐食食物链
动物尸体－丽蝇
食物链/网的类型
捕食食物链、寄生食物链、碎屑食物链和 腐食食物链。
前两种是以活的生物为起点的食物链，捕 食食物链是某些水生生态系统中的主要食 物链形式；
后两种是以生物遗体或腐败物质为起点的 食物链，碎屑食物链是陆地生态系统和浅 水生态系统中的主要食物链形式。
二、生态系统的特征
生态学上的主要结构和功能单位
生态系统具有自我调节的能力 生态系统具有能量流动，物质循环，信息传递的功能 生态系统中营养级是有限的 生态系统是一个动态系统
三、生态系统的类型
按生物划分 按结构和能流物流状况划分 人类活动及影响划分 按非生物成分划分
比较内容
自然生态系统
半自然生态系统
为什么研究生态系统?
生态系统生态学让我们更好地了解地球的动态机制 生态系统为社区提供物资和服务 人类的活动正在改变生态系统（进而改变地球系统）
生态系统生态学研究的内容
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
Organic Nutrients
Solar Energy
Producers
Cons umers Dec omposers Respiration
生态系统是行使“能 量转化”和“营养再生”
功能的系统
Inorganic Nutrients
Material Outputs (CO2, H2O, nutrients)