第二章生态学
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第二章 生态学基础
2、物质循环转化与再生规律
——防止有毒物质进入环境、提高能源的利用效率 3、 物质输入输出的动态平衡规律
——防止输入不足（如施肥不足）、输入过多（如富
营养化、重金属）
4、相互适应与补偿的协同进化规律
——生物与环境之间的作用与反作用 5、环境资源的有效极限规律
——生物赖以生存的环境资源在质量、数量、空间和
⑤在任何一个生态系统中，环境和能量都是有 限的，当一个种群达到生态系统所给 于的限 制时，种群数量趋于稳定；或出于疾病、竞 争、饥饿、低繁殖率等等原因，引起种群数 量下降。
⑥环境的改变和波动(如环境的开发和种间竞 争)，表现为对种群的选择压力，有机 体必须 调整以适应这种选择压力，不能适应的有机 体便会消失，这可能在一定时间内降低 生态 系统的成熟性。
（2）生态系统中的能量流动
（a）通过各级食物链，组成了生态系统 的能量流动，并且服从热力学定律。
（b）能量流动的实现途径：光合作用和 有机成分的输入；呼吸的热消耗和有机物 的输出。
（c）生态系统热力学公式：
Pg＝Pn＋R 其中：Pg为食物链某营养级的总产量或输 入耗的的能能量量；。Pn为净产量；R为呼吸作用消
此外，还有利用耕作防 治（改变农业环境）、 不育昆虫防治（控制害 虫繁殖能力）和遗传防 治（改变昆虫的基因） 等方法。
3.污染物在环境中的迁移、转化、积 累和富集规律 DDT、Hg 、Cd….
三、解决近代城市中的环境问题
1、编制生态规划（环境规划）
——是指在编制国家或地区的发展规划时，不
是单纯考虑经济因素，还有考虑地球物理因素、 生态因素和社会因素。（各类规划必须进行环 境影响评价）
（d）能量流动的特点
①生产者即绿色植物对太阳能的利用率很 低，只有1．2％；
生态学基础：第二章 生物与环境
地球环境
微环境
宇宙环境
（三）生物对环境的适应
1.趋异适应与生态型
• 同种生物适应不同的环境产生了不同 的适应叫趋异适应 • 趋异适应产生的同种生物的不同基因 型类群叫生态型
气候生态型（籼稻与粳稻） 土壤生态型（水稻与陆稻） 生物生态型（红花碗豆与白花碗豆）
C G Cao
2.趋同适应与生活型
3.生态位(niche)
生物完成其正常生活周期所表现的对特
定生态因子的综合适应位置．
空间生态位
生态位 营养生态位
多维生态位
湿度
湿度
pH
温度
温度
温度
基础生态位与实际生态位
一个物种所划定的多维体就可以看作生态位的抽 象描绘，他称之为基本生态位(基础生态位)。但在自 然界中，因为各物种相互竞争，每一物种只能占据基 本生态位的一部分，他称这部分为实际生态位。 实 际生态位小于基本生态位。
（二） 环境
1.环境的概念
广义的环境（Environment）是指某 一主体周围一切事物的总和。
在生态学中，环境是指生物的栖息 地,以及直接或间接影响生物生存和发展的 各种因素 。生物是环境的主体，主体不同， 环境不同。
2.环境的类型
(1)按环境的主体分类：
以人为主体的人类环境，其它生命 物质和非生命物质均被视为构成人类环境 的要素；
生态位宽度，又称生态位广度、生态位大小。Levins公式：
1
B i =
R
Pij2
=
Yi 2
R
N
2 ijj 1j 1Bi为物种i的生态位宽度，Pij =Nij/Yi是第i个物种利用资源 状态j的个体占总数的比例。
生态位宽度的计算公式
基础生态学-第二章生物与环境--第一节环境与生态因子
– 两个补充条件（Odum,1983）： – 1）只适用于稳定状态 – 2）要考虑生态因子之间的相互作用
（2）谢尔福德耐性定律
• “耐受性定律”(Shelford’s law of tolerance) (V.E.Shelford,1913，美国)
– “生物的存在和繁殖，要依赖于某种综合环境因子的存 在，只要其中一项因子的量（或质）不足或过多，超过 了某种生物的耐性限度，则使该物种不能生存，甚至灭 绝。”
三、生态因子的作用规律
（一）、综合作用：生态因子间相互联系、相互影响、相互制约，综合起来对
生物体起作用。 例如：温度与气压、湿度等因子共同作用 同样的高温度下，高气压和低湿度时对生物体损伤小；低气压和高湿度对生物体
损伤大。
三、生态因子的作用规律
（三）、直接因子和间接因子 直接因子：能直接影响生物的生理过程或参与生物的新陈代谢的因子。 间接因子 ：通过影响直接因子而间接作用于生物的因子。 例如：海拔高度及温度、光照等因子对人体的作用
（五）、不可替代性和补偿作用
A 不可替代性：生态因子对生物体的作用是不可替代的，又称同等 重要定律。
例如：人体缺维生素A、人体缺维生素D
一定范围内的 补偿！！
B 补偿作用（可调剂性）：多个生态因子综合作用时，由于某因子 在量上的不足，可由其他因子来补偿，以获得相似的生态效应。
例：光照不足，可多施有机肥使土壤中CO2浓度提高可补偿光照不 足。
耐性的可变性
• 同种生物长期生活在不同生态环境下，对多种生态因子会形成有差异的耐性范围， 用进废退；
例如：高山雪莲，耐高寒，对其他的条件适应性差。 • 生物的耐性范围还可通过人为驯化改变； 例如：生将金鱼长期饲养在不同温度条件下（18℃和32℃ ），他们对温度的耐性
（2）谢尔福德耐性定律
• “耐受性定律”(Shelford’s law of tolerance) (V.E.Shelford,1913，美国)
– “生物的存在和繁殖，要依赖于某种综合环境因子的存 在，只要其中一项因子的量（或质）不足或过多，超过 了某种生物的耐性限度，则使该物种不能生存，甚至灭 绝。”
三、生态因子的作用规律
（一）、综合作用：生态因子间相互联系、相互影响、相互制约，综合起来对
生物体起作用。 例如：温度与气压、湿度等因子共同作用 同样的高温度下，高气压和低湿度时对生物体损伤小；低气压和高湿度对生物体
损伤大。
三、生态因子的作用规律
（三）、直接因子和间接因子 直接因子：能直接影响生物的生理过程或参与生物的新陈代谢的因子。 间接因子 ：通过影响直接因子而间接作用于生物的因子。 例如：海拔高度及温度、光照等因子对人体的作用
（五）、不可替代性和补偿作用
A 不可替代性：生态因子对生物体的作用是不可替代的，又称同等 重要定律。
例如：人体缺维生素A、人体缺维生素D
一定范围内的 补偿！！
B 补偿作用（可调剂性）：多个生态因子综合作用时，由于某因子 在量上的不足，可由其他因子来补偿，以获得相似的生态效应。
例：光照不足，可多施有机肥使土壤中CO2浓度提高可补偿光照不 足。
耐性的可变性
• 同种生物长期生活在不同生态环境下，对多种生态因子会形成有差异的耐性范围， 用进废退；
例如：高山雪莲，耐高寒，对其他的条件适应性差。 • 生物的耐性范围还可通过人为驯化改变； 例如：生将金鱼长期饲养在不同温度条件下（18℃和32℃ ），他们对温度的耐性
第二章 生态系统
（4）营养信息 ）
营养信息由食物和养分构成。通过营养 营养信息由食物和养分构成。 交换的形式， 交换的形式，可以将信息从一个种群传递给 另一个种群。 另一个种群。食物网和食物链就是一个营养 信息系统。 信息系统。
第二节 生态平衡及其破坏
一、生态平衡
1．概念： ．概念：
在一定时期内，系统内生产者、 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， 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， 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。 这种状态就是生态平衡，又称自然平衡。
（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， 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。 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、 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。 距离等，人类的哑语也是一种行为信息方式。
第二章 生态系统
30年代（1935年 30年代（1935年）英国植物学家坦 年代 斯莱（A.G.Tansley）提出，50年代广 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。 泛传播，60年代成为生态学研究核心。 年代成为生态学研究核心
本章的主要内容
第一节 第二节 生态系统的基本概念 生态平衡及其破坏
2．物质循环 ．
生物要满足机体生长发育、 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， 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， 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。 又重新回到环境中，这一过程称为物质循环。
基础生态学(第2章 有机体与环境 一)
2. 季节变化
海洋水温的季节变化特点为:( ) 海洋水温的季节变化特点为:(1)赤道和两极地带的海 :( 水温的年较差不超过5 ;(2) 洋,水温的年较差不超过 ℃ ;( )温带海洋水温的年 较差为10-15 ℃ ,有时可达 ℃ ;( )随深度的增加, 有时可达23 ;(3)随深度的增加, 较差为 年较差减少,最高,最低温的出现时间也逐渐后延; 年较差减少,最高,最低温的出现时间也逐渐后延;通常 140米深度以下无水温的季节变化. 米深度以下无水温的季节变化. 米深度以下无水温的季节变化 大陆气温季节变化幅度较大, 大陆气温季节变化幅度较大,一年内最热月与最冷月平 均温度的差值称为温度年较差,年较差受纬度, 均温度的差值称为温度年较差,年较差受纬度,海陆位置 及地形等多因素影响. 及地形等多因素影响.
耐受性定律的发展
a) 同种生物对不同生态因子的耐受范围存在差异, 同种生物对不同生态因子的耐受范围存在差异, 且耐受性还会因年龄,季节,栖息地等的不同而 且耐受性还会因年龄,季节, 有差异. 有差异. b) 生物在整个个体发育过程中,对生态因子的耐受 生物在整个个体发育过程中, 限度不同. 限度不同. c) 不同生物对同一生态因子的耐受性不同. 不同生物对同一生态因子的耐受性不同. d) 生物对某一生态因子处于非最适状态时,对其他 生物对某一生态因子处于非最适状态时, 生态因子的耐受限度也会下降. 生态因子的耐受限度也会下降.
3. 耐受性定律
耐受性定律( 耐受性定律(law of tolerance):任何一个生态 )
因子在数量上或质量上的不足或过多, 因子在数量上或质量上的不足或过多,即当其接近或 达到某种生物的耐受限度时都会使该种生物衰退或不 能生存. 能生存. 耐受性定律不仅估计了环境因子量的变化, 耐受性定律不仅估计了环境因子量的变化,还 估计了生物本身的耐受限度; 估计了生物本身的耐受限度;同时该定律也允 许生态因子间的相互作用. 许生态因子间的相互作用.
第二章 生态学基本原理
中国科学院大气物理研究所 东亚-气候环境重点实验室 2010年3月
？
？
氮循环：氧化和还原途径众多
大气是最大的氮库： 79% N2 岩石和沉积中很少 海洋中缺乏 人类活动包括：合成氨和化肥施用 生物学传输机制
最主要的N2还原为氨态氮的途径：固氮菌固氮 氨态氮被生物转化为有机氮：同化 氨态氮氧化成硝态氮：硝化 有机氮分解为氨态氮：氨化 硝态氮还原为气态氮：反硝化
1980’s
Atmospheric increase = Emissions of Fossil fuels + Emissions of land use - Oceanic uptake - Missing carbon sink 3.3(±0.2)＝ 5.5(±0.5) ＋1.6(±0.7) － 2.0(±0.8) － 1.8(±1.2)
第二章 生态学基本原理
内容
种群生态学 群落生态学 生态系统生态学 生物地球化学循环
种群生态学的基本原理
群落生态学
I: no interaction
II: mutualism
III: predation/parasitism
IV: competition
V: ammensalism
温室效应与全球碳循环：排放出的碳不是都储在大气 圈中
年
1800 2000 差值
大气中CO2 浓度ppm 大气中储C 量 GtC 累积排放量 GtC
备注
工业革命 前 当前包括 其它排放
280 369 89
594 782 188
0 480
292?
Temperate East Asia
2 Missing carbon sink:问题的提出
环境生态学第二章
均匀分布:个体间的距离比随机分布更为一致. 可看作是随机分布的特例. 集群分布:个体呈疏松不均匀的分布. 又称聚集 分布. 是最常见的类型. 集群分布一般可分为核心分布型和负二项分布型 核心分布型(奈曼分布): 分布不均匀,个体形成 很多小集团或核心,核心之间的关系是随机的. 其概率公式可表示为:
一个物种可以包括许多种群; 不同种群之间存在明显的地理隔离,长期隔离有可能发 展为不同亚种,甚至产生新的物种.
种群是物种在自然界中存在的基本单位。
自然界中门纲目科属等分类单元中唯有种才是真实 存在的。
从进化论的观点看，种群是一个演化单位。
从生态学观点来看，种群又是生物群落的基本组成 单位。
种群的类型(按研究对象分) 自然种群 实验种群 单种种群 混种种群
二 种群的指数增长(世代连续性生长模型)
对上式积分可得: Nt=N0ert Nt: t时刻的种群数量; N0: 种群起始个体数量; e:自然对数的底 此即在无限自然资源(食物 空间)中作指数函 数曲线生长的模型; 利用此模型可计算未来任一时刻种群个体数
三 种群的逻辑斯谛增长(在有限环境中)
适应: 世代重叠,连续性生长;在有限环境中的 增长;繁殖速率不恒定 环境容纳量:由环境资源所决定的种群限度.即 某一环境所能维持的种群数量. “拥挤效应”:种群增加一个个体时,瞬时对种 群产生一种压力,使种群的实际增长率“r”下降 一个常数c.
dN/dt=N(r-cN)
见图
三 种群的逻辑斯谛增长(在有限环境中)
dN/dt=N(r-cN) N →K, dN/dt=0, r-cN=0 , c=r/k dN/dt=rN(1-N/k)=rN(k-N)/k (k-N)/k:逻辑斯谛系数
N>k,种群下降; N=k,种群不增不减;N<k种群上升 求其积分:Nt=k/[1+(k/N0-1)e-rt]
《生态学基础知识》PPT课件
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18
三、种间关系
1．种间竞争
➢ 高斯假说——在一个稳定的环境中，由于竞争的结果， 完全的竞争者不能共存。在进化过程中，由于激烈的 竞争，可能向两个方向发展。一是一个物种完全排斥 另一物种；二是两个物种之间必须出现栖息地、食性、 活动时间或其它特征上的生态位分化。
➢ 生态位是指生物种在生物群落或生态系统中的地位和 作用。
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21
二、群落的结构
第二章 生态学基础知识
生态学是研究生物与其周围环境之
间相互关系及其机理的科学。环境 科学则是以人类为中心，把人类生 活与环境的相互影响作为一个整体 来研究的一门学科。因此，生态学 作为环境科学的基础理论，可以指 导人们研究人类生存、发展与环境 的相互关系。
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1
本章的主要内容
第一节 生物与环境 第二节 种群生态学 第三节 群落生态学 第四节 生态系统生态学 第五节 生态系统稳定性与生态平衡
I型——凸型存活曲线。表示种群在达到生理寿命之 前只有少数个体死亡，如人类和一些大型哺乳动物。
II型——对角线存活曲线。表示种群各年龄期的死 亡率基本相同，如鸟类、大多数爬行动物和一些小 型哺乳动物。
III型——凹型存活曲线。表示种群幼体的死亡率很 高，只有极少数个体能够活到生理寿命，如大多数 鱼类，两栖类、海洋无脊椎动物等。
0.014
0
0.014
2.0
0
-----
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死亡率 qx
0.563 0.452 0.412 0.225 0.290 0.409 0.692 0.000 1.000 -----
Lx
Tx
102
22ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第二章 生态系统
第二章生态系统第一节生态系统的基本概念由各自独立又相互联系、相互作用的组分构成的统一整体，就是一个系统。
小至细胞、大至宇宙，都是系统。
生态系统是一定空间内由生物成分和非生物成分组成的一个生态学功能单位。
自然界中生态系统多种多样，大小不一。
小至一滴湖水、一条小沟、一个小池塘、一个花丛，大至森林、草原、湖泊、海洋以至整个生物圈，都是一个生态系统。
从人类的角度理解，生态系统包括人类本身和人类的生命支持系统——大气、水、生物、土壤和岩石，这些要素也在相互作用构成一个整体，即人类的自然环境。
除了上述自然生态系统以外，还存在许多人工生态系统，例如，农田、果园等以及宇宙飞船和用于生态学试验的各种封闭的微宇宙（亦称微生态系统，例如美国的生物圈一号）。
任何生态系统都具有以下共同特性：①具有能量流动、物质循环和信息传递三大功能。
生态系统内能量的流动通常是单向的，不可逆转。
但物质的流动是循环式的。
信息传递包括物信息、化学信息、营养信息和行为信息，构成一个复杂的信息网。
③具有自我调节的能力。
生态系统受到外力的胁迫或破坏，在一定范围内可以自行调节和恢复。
系统内物种数目越多，结构越复杂，则自我调节能力越强。
③是一种动态系统。
任何生态系统都有其发生和发展的过程，经历着由简单到复杂，从幼年到成熟的过程。
一、生态系统的组成、结构和类型1．生态系统的组成生态系统中包括以下六种组分：（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。
（4）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。
（5）消费者：指以其他生物为食的各种动物（植食动物、肉食动物、杂食动物和寄生动物等）。
（6）分解者：指分解动植物残体、粪便和各种有机物的细菌、真菌、原生动物、蚯蚓和秃鹫等食腐动物。
分解者和消费者都是异养生物。
第二章 理论生态学基础
本章结束！
第二章 理论生态学基础
• 2.1 生态恢复概述 • 恢复restoration：
是指受损状态恢复到未被损害前的完 善状态的行为，是完全意义上的恢复，包 括“完美”和“健康”的含义。
恢复restoration
• 修复rehabilitation：把一个事物恢复到先前 的状态的行为，主要指退化状态的改良， 包括完美状态。Replace a degraded ecosystem with another productive type using a few or many species
2.10生物多样性在生态恢复中的作用
在恢复项目的管理过程中
首先要考虑ห้องสมุดไป่ตู้物控制 A、对极度退化的生态系统，主要是抚育和管理， B、对中度退化的生态系统和部分恢复的生态系统
则要加强病虫害控制 然后考虑建立共生关系及生态系统演替过程中物种替 代问题
在恢复项目评估过程中
可与自然生态系统相对照，从遗传、物种和生态系统 水平进行评估，最好是同时考虑景观层次的问题
生态系统的结构理论
– 物种结构、时空结构、营养结构 – 合理生态系统结构
• 从时空结构角度，应充分利用光、热、水、土资源， 提高光能利用率
• 从营养结构角度，应实现生物物质和能量的多级利用 与转化，形成一个高效的，无“废物”的系统。
• 从物种结构上，提倡物种多样性，以利于系统的稳定 和持续发展。
2.2 生态恢复的理论基础
– 火烧迹地-杂草-桦树期-山杨期-云杉期（需几十 年）。
– 弃耕地-杂草期-优势草期-灌木期-乔木期。 – 群落演替可通过人为手段调控，改变演替速度
或演替方向。
水杨
杞木
云杉
生态学第02章 他感作用
第二章他感作用§1. 他感作用及其表现一、他感作用(Allelopathy)1. 他感作用的定义生存竞争是地球上一切生命体的根本属性，生态系统中的高等植物相互竞争水分、光照和土壤养分等是其重要内容之一。
在生存竞争过程中，植物形成了各自保护自己和战胜周围物种的方式，当这种保护方式是以化学方式为主时，就属于“他感作用”的范畴。
所以，他感作用是指一种有机体所产生的化学有毒物质，进入环境被另一种有机体所吸收，并抑制后者生长、发育和繁殖的现象。
Molisch（玛里斯，1937）首先给“他感作用”下定义，广泛地解释为：“各类植物之间的生物化学作用”，包括了不利和有利作用两个方面。
Rice（1974）在《他感作用》一书中将他感作用定义为：“一种植物所产生的化学有毒物质，进入环境对另一种植物的有害作用”。
与Molisch相似，Rice认为他感作用是一个包括了高等和低等植物的多种生物化学作用。
Muller(1970)所持的看法则不同，他认为应该将他感作用一词仅限于高等植物间的相互作用。
但这种区别很难划出一条明显的界限，因为低等植物常常也直接或间接地参与到高等植物间的化学作用之中，如一个植物产生的化学物质常常依赖于土壤微生物的作用才能使其有毒物质解毒或进一步合成其它无毒化合物等。
2. 他感作用物质与作用条件（1）他感作用物质高等植物间起抑制作用的化学物质叫他感作用物质或毒素。
他们都是典型的次生组分，并且分子量小、结构简单。
绝大多数已被证明的他感作用物质是挥发性萜类或挥发性酚类化合物（图3–1）。
图3–1 植物次生物质的代谢关系（仿Krebs, 1985）Whittaker(1972)指出，他感作用物质可能仅仅是植物对食草动物的取食反映在体内所产生的物质，因为它们所起的作用也是次生作用。
这种理论假定，取食抑制物质的释放，导致植物根、茎或叶分泌一些化合物，并进入环境，当它们被附近的其它高植物吸收时便能减轻相互间的竞争影响，以利自身的发展。
第二章生态学基础知识
种群
群落
生态系统
（二）生态系统的组成
生产者：主要是绿色植物，凡能进行光合作用制造有 机物的植物种类，包括单细胞藻类，均属于生产者。
消费者：主要是动物，又分为一级消费者（如草食性 动物）；二级消费者（如肉食动物）；……等等。
分解者：指各种具有分解能力的微生物，也包括一 些微型动物，如鞭毛虫，土壤线虫等。
关于耐性定律的补充说明
1 ) 生物可能对某一因子耐受范围很宽，而对另一生态因子又很 窄。 2）对很多生态因子耐受范围都很广的生物，其分布一般很广。 3）当某一生态因子不是处于最适状态时，对其它因子的适应 性可能随之下降。 4）在自然界生物并不在某一特定生态因子最适合的地方生活， 而往往在很不适合的地方生活，在这种情况下，一定有其它 的生态因子起决定作用。 5）生物的耐受限度因生长发育阶段、环境条件的不同而变化。 繁殖期通常是一个临界期，此期间生态因子最可能起限制作 用，因此植物在种子萌发与开花结实阶段，往往对生态因子 的要求比较严格。
3.限制因子limiting factors
（1）限制因子limiting factors：在诸多 生态因子中，使植物的生长发育受到限 制，甚至死亡的因子。 即：对生物正常生存和成功繁殖有限制 作用的关键性因子就是限制因子。 任何一个环境因子只要接近或超过 生物的耐受范围，它就会成为这种生物 的限制因子。
第四节生态系统
（一）生态系统的概念 生物种群（Population）:一个生物物种在一定
的范围内所有个体的总和。 生物群落（Community）：在一定自然区域的 环境条件下，许多不同种的生物相互依存，构 成了有着密切关系的群体。 生态系统（Ecosystem）：生物群落与其周围非 生物环境的综合体。也即生命系统和环境系统 在特定空间的组合。
环境保护概论新第二章生态学基础知识
成游离氮，再进入大气，完成氮的循环。
四、生态系统中的信息联系
在生态系统各组成部分之间及各 组成部分内部，存在着各种形式的信 息联系，用这些信息使生态系统联系 成为一个有机的统一整体。生态系统 中的信息联系主要有：
生态系统中的信息形式主要有营 养信息、化学信息、物理信息和行为 信息。
四、生态系统中的信息联系
地球表层，碳主要以碳酸盐的形式存在，碳的
贮量约为2.7*1016亿T,大气中的碳以二氧化碳的
形式存在，其中碳的贮量约为7*1011亿T。绿色
植物在碳循环中起着重要作用。大气中二氧化
碳被生物利用的唯一途径是绿色植物的光合作
用。被绿色植物固定的碳以有机物的形式供消
费者利用。生产者、消费者通过呼吸作用将碳
二、生态系统中的能量流动
生物的各种生命活动者需要能量。能量在流动
过程中也会由一种形式转变为另一种形式，在转变
过程中既不会消失，也不会增加。
在生态系统中，全部的能量最初是来自于太阳。
太阳能被生物所利用，是通过绿色植物的光合作用
来实现的。
绿色植物在合成有机物时，将太阳光能转变为
可贮藏于植物体中的化学能。绿色植物体内所贮藏
（二）营养级
食物链中的各个环节叫营养级。生产
者为第一营养级，一级消费者为第二营养
级，依次为第三营养级和第四营养级。
低位营养级是高位营养级的营养和能 量供应者，但低级营养级的能量仅有1/10 左右能量为上一营养级所能利用。为了能 保证生态系统中能量的流通，自然界就形 成了生物数量金字塔、生物量金字塔和生 产力金字塔。在寄生性食物链上，生物数 量往往呈倒金字塔。
的化学能，通过食物链的形式，依次传给草食动物
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四、相互适应与补偿的协同进化规律
生物与环境之间，存在着作用与反 作用的过程。或者说，生物给环境以影 响，反过来环境也会影响生物。如：生 物在土壤形成过程中的作用。
五、环境资源的有效极限规律
每一个生态系统对任何的外来干扰都 有一定的忍耐极限；当外来干扰超过这一 极限时，生态系统就会被损伤、破坏、以 致瓦解。
北极兔
北极狐
4、自我调节能力
系统的组分成分越多样，食物网越 复杂，生态系统的调节能力也就越强； 反之，成分越单调，结构越简单，则调 节能力就越小。调节能力若超过限度， 生态系统就会遭到破坏。
第四节 生态平衡及其破坏一、生平衡生态系统各组成成分在较长时间内 保持相对协调，物质和能量的输出接近 相等，结构与功能长期处于稳定状态， 在外来干扰下，能通过自我调节恢复到 最初的稳定状态，则这种状态可称为生 态平衡。
三是信息传递；
四是自我调节能力。
1、生态系统中的能量流动
整个自然界是在能量流动和物质循环 的过程中不断的变化和发展。地球的能量 来自于太阳。沿着食物链的环节在营养级 中依次流动。在流动过程中能量会被消耗 和浪费，所以是逐级递减的，即能量流动 是单方向的。
环境卡片——能量流动的1/10规律 在生态系统中，能量从植物体内转 移至草食动物体内时大约为总能量的 1/10，而再转移到肉食动物体内时，为 草食动物能量的1/10左右。
矿物
土壤
空气
水体
生产者、消费者和分解者
次级消费者 生产者 分解者
生态系统=生物+非生物环境（互相影响）
第二节 生态系统的类型与特征
自然生态系统
（一）陆地生态系统
人工生态系统 淡水生态系统 （二）水生生态系统
海洋生态系统
太阳
简化的陆地生态系统
生产者 一级消费者 生产者（浮游植物） 三级消费者 一级消费者 分解者（微生物） 二级消费者 分解者
2、生态系统中的物质循环
生态系统由运动着的物质构成的。并 在地球长期的演化过程中建立起来了各种 循环体系。物质循环可周而复始的运动。 与人类环境关系比较密切的主要有水、碳、 氮三大循环。
（1）水循环
地球上水通过蒸发、降雨、植物的 蒸腾、吸收等过程反复循环。
（2）碳循环
碳在无机环境与生物群落之间是以 CO2的形式进行循环的。
（3）氮循环
氮必须经过生物固氮作用、硝化作用、 反硝化作用等才能在生物群落与无机环 境间反复循环。
3、信息传递
在生态系统内部，伴随着能量和物 质的传递与流动还同时存在着各种信息 的联系。信息在生态系统中表现为多种 形式，主要有营养信息、化学信息、物 理信息、遗传信息和行为信息。
环境专栏—北极狐和北极兔 据科学家们观察，生活在北极地区 的北极狐是以北极兔为食的。北极狐一 胎可以怀单胎，也可以怀双胎。而这是 取决于北极兔的多少。北极兔的数量多， 怀双胎；数量少则怀单胎。这对于维持 生态系统的平衡是至关重要的。难道是 北极兔告诉北极狐自己的数量吗？显然 不可能，这只能是生态系统中某些类似 物理、化学等信息在起作用。
第二章 生态学基础知识
生态学定义:研究生物与环境之间相
互关系及其作用机理的科学。其中生物 包含植物、动物、微生物。
第一节 生 态 系 统 的基本概念、组成
一、生态系统及其组成
（一）生态系统的基本概念 所谓生态系统是由生物群落及其生 存环境共同组成的动态平衡系统。 一个生物物种在一定范围内所有个 体的总和在生态学中称为种群。 在一定的自然区域中许多不同种的 生物的总和则称为群落。
（二）生态系统的组成 生态系统由生产者、消费者、分解 者以及非生物环境四个部分组成。 非生物的物质和能量
热 热
热
分解者
热
生产者
热
消费者
生产者：主要是绿色植物，凡能进 行光合作用制造有机物的植物种类，包 括单细胞藻类，均属于生产者。还有一
些自养型微生物，也应列入生产者之列。
消费者：以生产者的有机物质为生。 主要是动物，又分为： 一级消费者（如草食性动物）； 二级消费者（如肉食动物）等等。 它们在生态系统中只能消费不能生 产。
一级消费者——草食动物
二级消费者－肉食动物
分解者：指各种具有分解能力的细 菌和真菌等微生物，能使生物体分解成 为无机物质,并将其转变为可供植物利用 的营养成分。
微生物（真菌） 橙盖伞－分解者
非生物环境：指生态系统中的 各种环境要素，包括光照、大气、 水、土壤、各种矿物质和非生物成 分的有机质。使生产者合成有机物 之用。
生态系统的稳定取决于平衡的相互关系
二、破坏生态平衡的因素
1、自然因素
主要是指自然界发生的异常变化或 自然界本来就存在的对人类和生物的有 害因素。如火山爆发、山崩海啸等。
火山爆发
海啸
地震
台 风
2、人为因素
主要指人类对自然资源的不合理利 用、盲目发展生产带来的环境污染等问 题。 三种情况：（1）物种改变。 （2）环境因素改变。 （3）来自系统的破坏。
新的物质，另一方面又随时分解为原来 的简单物质，即所谓“再生”，重新被
植物所吸收，进行着不停顿的物质循环。
三、物质输入输出的平衡规律
又称为协调稳定规律，它涉及生物、环 境和生态系统三个方面。当一个生态系统 不受人类活动干扰时，生物与环境之间的 输入与输出，是相互对立的关系，生物体 进行输入时，环境必然进行输出，反之亦 然。
简化的水生生态系统
二级消费者
（浮游生物）
第三节 生态系统的结构与功能
（一）生态系统的结构 一种生物以另一种生物为食，彼 此形成一个以食物连接起来的连锁关 系就形成了食物链。 许多食物链经常互相交叉，形成 一张无形的网络，这种复杂的捕食关 系就是食物网。
（二）生态系统的功能
一是能量流动； 二是物质循环；
第五节 生态学的一般规律
一、相互依存与相互制约规律
相互依存与相互制约，反映了生物间 的协调关系，是构成生物群落的基础。生 物间的这种协调关系主要分为两类： 1、“物物相关”规律。 2、“相生相克”规律。
二、物质循环转化与再生规律
生态系统中，植物、动物、微生物
和非生物成分，借助能量的不停流动，
一方面不断地从自然界摄取物质并合成