生态学：2 生态系统的一般特征

1、授课题目：生态系统的一般特征教学时数：2授课类型： 理论课 实践课教学目的、要求：通过本章的学习，使学生掌握系统、生态系统、生态平衡、生态危机的基本概念；生态系统的一般特征；生态系统的营养结构及表示方法，对各种不同的营养结构表达方式的评价；生态平衡的标志、生态系统反馈的机制等方面的内容；了解生态系统研究是现代生态学研究的主流，当前全球所面临的重大资源与环境问题的解决，都依赖于生态系统的结构与功能、多样性与稳定性以及生态系统的演替、受干扰后的恢复能力和自我调节等问题的研究。教学重点：系统、生态系统的概念与特征；生态系统的组成与营养结构；生态系统的反馈调节与生态平衡。教学难点：生态系统的反馈调节教

2、学方法和手段：讲授+多媒体展示教学内容及过程旁批教学引入：生态系统是自然界存在的基本状况和功能单位。任何认识自然、保护自然都要以生态系统为切入点展开工作。作为一个系统，要认识他需要从以下几个方面入手：由什么组成？教学内容与教学设计：第一节 生态系统的基本概念一、生态系统(ecosystem) （ A.G.Tansley 1936）：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。系统(system)：相互作用、相互依赖的事物有规律地联合的集合体 l 许多成分组成l 各成分间相互联系、相互作用 l 独立的、特定的功能二、生态系统的共同特

3、性l 是生态学研究的最高层次；l 具有自我调节能力；l 能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能；l 营养级一般不会超过56级；l 是一个动态系统。三、目前有关生态系统的研究工作l 自然生态系统的保护和利用 l 生态系统调控机制的研究 l 生态系统退化的机制、恢复及其修复研究 l 全球性生态问题的研究 l 生态系统可持续发展的研究第二节 生态系统的组成和结构非生物环境 无机物质：O2、N2、CO2、水和各种无机盐。 有机物质：蛋白质、糖类、脂肪和腐殖质等。 气候因素(及其他物理条件）：温度、风和雨雪等。生物群落 生产者 (producer) ：绿色植物，也包括一些化能合成细菌。 消费者

4、 (consumer)：食草动物、食肉动物、大型食肉动物。 分解者 (decomposer) ：利用动植物残体及其它有机物为食的小型异养生物，包括微生物；原生动物；腐食性动物。第三节 食物链和食物网一、食物链和食物网食物链 (food chain)：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。 食物网 (food web)：食物链彼此交错连结，形成一个网状结构。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 食物网以营养为纽带，把生物与环境、生物与生物紧密联系起来的结构，称为生态系统的营养结构食物网

5、的意义：食物网越复杂，生态系统抵御外力干扰的能力就越强，食物网越简单，生态系统就越容易发生波动和毁灭。二、食物链类型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 草原上：青草-野兔-狐狸-狼 湖泊中：藻类-甲壳类-小鱼-大鱼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 植物残体-蚯蚓-线虫类-节肢动物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-细菌-病毒三、食物链特点 同一食物链中包含

6、多种不同习性的生物。 同一个生态系统可能有多条食物链。 不同生态系统中，各类食物链比重不同。 生态系统中的各类食物链协同起作用。第四节 营养级与生态金字塔一、营养级(trophic level)：处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。生态系统中营养级数目： 各营养级消费者不可能100%利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，很少超过六级二、生态金字塔(ecological pyramid)生态金字塔：营养级之间的数量关系；数量

7、关系可采用生物量、能量和个体数量单位来表示。1、能量金字塔 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 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 千卡/平方米年2、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 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3、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位

8、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。 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，只用个体数目多少来说明问题有局限性。不同类型金字塔的比较： 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 数量金字塔过分突出小生物体的重要性 生物量金字塔过分突出大生物体的重要性第五节 生态效率生态效率：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。 能量参数： 摄取量（I）：表示各生物所摄取的能量 同化量(A)：动物消化道内被吸收的能量，即消费者吸收所采食的食物能；植物光合作用所固定的日光能 呼吸量(R)：生

9、物在呼吸等新陈代谢和各种活动所消耗的全部能量 生产量(P)：生物呼吸消耗后所净剩的同化能量值。P= A- R一、营养级位之内的生态效率 量度一个物种利用食物能的效率，即同化能量的有效程度。1、同化效率： （An/In）=固定的日光能/吸收的日光能（植物） （An/In）=同化的食物能/摄取的食物能（动物） 肉食动物的同化效率高于植食动物 2、生长效率 组织生长效率：Pe = Pn / An 生态生长效率: Ee = Pn/ In 营养级越高，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%呼吸，60%生长 肉食动物同化能量大约65%用于呼吸，35%用于生长 哺乳动物呼吸消耗的能量最多

10、，大约占同化量的97-99%，只有1%-3%用于净生产量 二、营养级位之间的生态效率量度营养级位之间的转化效率 1、 消费效率：消费效率量度一个营养级对前一营养级的相对取食压力。 Ce = In+1 / Pn 一般在20-35%范围内，每一营养级净生产的65%-75%进入碎屑食物链 2、利用效率：利用效率的高低，说明前一营养级的净生产量被后一营养级同化多少 Ue = An+1 / Pn3、林德曼效率 林德曼效率：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/In 林得曼定律（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。第

11、六节 生态系统的反馈调节和生态平衡一、反馈（正反馈与负反馈）：反馈：当生态系统中的某一成分发生变化的时候，它必然会引起其它成分出现系列的相应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程叫反馈。负反馈是一种常见的反馈，其作用是使生态系统达到和保持平衡和稳定，反馈的结果是抑制和减弱最初发生变化的成分所发生的那种变化。正反馈在生态系统中是比较少见的，其作用刚好与负反馈相反。即生态系统中某一成分的变化所引起的其它一系列变化，反过来又加速最初发生变化的成分所发生的变化。二、生态平衡1、生态平衡：生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状态，它包括结构、功能和能量输入和输出的稳定。标志：

12、在生态系统中能量和物质的输入、输出相对平衡。因为，当输入小于输出时，系统衰退，反之 系统积累。 生物群落的组成，即生产者、消费者、分解者应构成完整的营养结构，否则，食物链断裂，就可能导致生态系统衰退和破坏。 物种种类和数目保持相对稳定。种类减少，不仅失去了宝贵资源，而且使稳定性降低。2、生态阈值：生态系统受外界干扰后，自动调节的极限 3、生态危机：由于人类盲目活动而导致局部地区甚至整个生物圈结构和功能的失衡，从而威胁人类的生存产生生态危机的原因：自然因素：如火山爆发、山崩海啸、水旱灾害、台风、地震等；人为因素：主要表现在由于人类不合理地开发利用自然资源，以致工农业活动战争等带来了环境污染，表现在：物种改造引起的生态危机如盲目引种；环境因子改变导致生态平衡的破坏（环境污染）；信息系统改变引起的生态失衡等。作业布置：