农业生态学生态系统课件

1、农业生态学生态系统课件生态系统的基本原理 什么是生态系统 生态系统的结构 生态系统的功能与服务 农业中的生态系统什么是生态系统 生态系统（生态系统（ecosystemecosystem）就是在一定空间中）就是在一定空间中共同栖居着的所有生物（即生物群落）与共同栖居着的所有生物（即生物群落）与其环境之间形成的统一体。其环境之间形成的统一体。 生态系统的各组分通过不断的物质循环和生态系统的各组分通过不断的物质循环和能量流动来相互作用和相互依存。能量流动来相互作用和相互依存。 例如森林、草原、荒漠、湿地、海洋、湖例如森林、草原、荒漠、湿地、海洋、湖泊、河流等泊、河流等。生态系统的基本组成成分生态系统

2、的营养结构 食物链（食物链（food chain）：是指生物之间通过）：是指生物之间通过食与被食形成一环套一环的链状营养关系。食与被食形成一环套一环的链状营养关系。 食物网（食物网（food web）：食物链彼此交错连接）：食物链彼此交错连接，形成网状营养结构，称之为食物网。，形成网状营养结构，称之为食物网。食物网与食物链生态系统的空间结构自然生态系统的自养和异养成分在空间上通常是分层的自然生态系统的自养和异养成分在空间上通常是分层的 图 1.1 陆地生态系统（草地）和水域生态系统（池塘）的结构比较。 C A B A B C 太阳能 自养层 异养层 土壤 母质 母质 沉积物 空气 生态系统的物

3、质循环 植物通过光合作用将无机物转变为有机物，进入植物通过光合作用将无机物转变为有机物，进入食物链，在各营养级之间传递、转化；当生物死食物链，在各营养级之间传递、转化；当生物死亡后，机体内各种有机物被微生物分解成为无机亡后，机体内各种有机物被微生物分解成为无机物释回环境，重新被植物吸收利用，参加下一轮物释回环境，重新被植物吸收利用，参加下一轮循环。循环。 生物地化循环（生物地化循环（biogeochemical cyclebiogeochemical cycle）：生态）：生态系统之间各种物质或元素的输入和输出以及它们系统之间各种物质或元素的输入和输出以及它们在大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈之间

4、的交换。在大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈之间的交换。库库(pool)：生态系统中某一物质在生物或非生物环境中贮存的数量生态系统中某一物质在生物或非生物环境中贮存的数量贮存库（贮存库（reservoir pool）交换库或循环库交换库或循环库( (exchange or cycling pool) ) 流通率：流通率：物质在生态系统中库与库之间流通的速率。物质在生态系统中库与库之间流通的速率。周转率：周转率：某物质的流通率与库含量之比即为周转率。某物质的流通率与库含量之比即为周转率。周转时间：周转时间：周转率的倒数周转率的倒数 周转率 流通率库中营养物质量 周转时间 库中营养物质量流通率 物质循环

5、的基本概念水循环氮循环氮是组成蛋白氮是组成蛋白质和核酸的主质和核酸的主要成分。要成分。氮占大气成分氮占大气成分的的79，必须，必须经过生物固氮经过生物固氮作用、硝化作作用、硝化作用、反硝化作用、反硝化作用等才能在生用等才能在生物群落与无机物群落与无机环境间反复循环境间反复循环。环。碳循环碳元素约占碳元素约占生物体干重生物体干重的的49，碳，碳是有机化合是有机化合物的物的“骨骨架架”，没有，没有碳就没有碳就没有生命。生命。碳在无机环碳在无机环境与生物群境与生物群落之间是以落之间是以CO2的形式的形式进行循环的。进行循环的。物质循环的主要特点物质循环是带有全球性的，生物群落和无机环境之物质循环是带

6、有全球性的，生物群落和无机环境之间的物质可以反复出现反复利用，周而复始进行循间的物质可以反复出现反复利用，周而复始进行循环，不会消失。环，不会消失。生态系统的能量流动 光合作用是生态系统的能量之源光 叶绿素 CO2 H2O （CH2O） O2 食物种群 动物得到的 动物未得到的 动物吃进的 动物未吃进的 被同化的 未同化的 次级生产量 呼吸代谢 被更高营养级取食 未被取食 生态系统的物质循环和能量流动是紧密联系、生态系统的物质循环和能量流动是紧密联系、不可分割的，能量是通过物质载体来流动的，但是不可分割的，能量是通过物质载体来流动的，但是，两者又有根本区别。能量来源于太阳，在食物链，两者又有根

7、本区别。能量来源于太阳，在食物链中向着一个方向逐级流动，不断消耗和散失；而营中向着一个方向逐级流动，不断消耗和散失；而营养物质来源于地球并可被生物多次利用，在生态系养物质来源于地球并可被生物多次利用，在生态系统中不断地循环，或从一个生态系统消失而又在另统中不断地循环，或从一个生态系统消失而又在另一个生态系统出现。一个生态系统出现。 能量流动与物质循环的耦合能量流动和物质循环的因果关系 生态系统的存在是靠物质循环和能量生态系统的存在是靠物质循环和能量流动来维持的。生态系统的能量流动和物流动来维持的。生态系统的能量流动和物质循环都是通过食物键和食物网的渠道实质循环都是通过食物键和食物网的渠道实现的

8、，二者相互伴随进行，又相辅相承，现的，二者相互伴随进行，又相辅相承，密不可分的统一整体。密不可分的统一整体。 但是，能量流动和物质循环又有本质但是，能量流动和物质循环又有本质上的区别：能量流经生态系统各个营养级上的区别：能量流经生态系统各个营养级时是逐级递减，而且运动是单向的、不是时是逐级递减，而且运动是单向的、不是循环的，最终在环境中消失。物质循环是循环的，最终在环境中消失。物质循环是带有全球性的，在生物群落与无机环境间带有全球性的，在生物群落与无机环境间物质可以反复出现，反复利用，循环运动物质可以反复出现，反复利用，循环运动，不会消失。，不会消失。生态系统的信息传递营养信息： 在某种意义上

9、说，食物链、食物网就代表着一种信息传递系统 化学信息：生物代谢产生的物质，如酶、维生素、生长素、抗生素、性引诱剂均属于传递信息的化学物质。有的相互制约，有的互相促进，有的相互吸引，也有的相互排斥。 物理信息：声、光、色等，吸引、排斥、警告、恐吓等行为信息：识别、威协、挑战、炫耀等 信息传递与联系的方式是多种多样的，它的作用与能流、物流一样，把生态系统各组分联系成一个整体，并具有调节系统稳定性的作用。 生态系统的动态调节 反馈（反馈（feedbackfeedback）：当生态系统中某一成分发生变化的时当生态系统中某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化，这些候，它必然会引

10、起其他成分出现一系列的相应变化，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，这个过程就叫反馈，包括正反馈和负反馈。程就叫反馈，包括正反馈和负反馈。 正、负反馈作用同时存在，在系统发展的不同阶段作用强正、负反馈作用同时存在，在系统发展的不同阶段作用强度不同，大发展阶段系统调节以正反馈为主，系统生物量度不同，大发展阶段系统调节以正反馈为主，系统生物量、体积、多样性、复杂性迅速增加，大发展过后，随即是、体积、多样性、复杂性迅速增加，大发展过后，随即是一段减速增加阶段，负反馈逐渐起作用，系统的各个参数一段减速增加阶段，负反馈逐渐起作用，系统的各个参

11、数趋向于在一个恒定水平附波动。趋向于在一个恒定水平附波动。生态平衡（ecological equilibrium） 生态平衡的概念是指一段时间内，生态系统的结构、过程和功生态平衡的概念是指一段时间内，生态系统的结构、过程和功能相对稳定的状态。能相对稳定的状态。在一般情况下，如果生态系统能量和物质的输入大于输出时，在一般情况下，如果生态系统能量和物质的输入大于输出时，生物量增加，反之，生物量减少。生物量增加，反之，生物量减少。如果输入和输出在较长时间趋于相等，系统的结构与功能长期如果输入和输出在较长时间趋于相等，系统的结构与功能长期处于稳定状态（这时动、植物的种类和数量也保持相对稳定处于稳定状态

12、（这时动、植物的种类和数量也保持相对稳定，环境的生产潜力得以充分发挥，能流途径畅通），在外来，环境的生产潜力得以充分发挥，能流途径畅通），在外来干扰下能通过自我调节恢复到原初的稳定状态，生态系统的干扰下能通过自我调节恢复到原初的稳定状态，生态系统的这种状态就叫做生态平衡。这种状态就叫做生态平衡。平衡是动态的，相对的，暂时的；绝对的平衡是不存在的平衡是动态的，相对的，暂时的；绝对的平衡是不存在的 生态阈限：生态系统自我调节功能是有限度的，只有在生态阈限：生态系统自我调节功能是有限度的，只有在某一限度内可以自我调节自然界或人类施加的干扰。某一限度内可以自我调节自然界或人类施加的干扰。 生态平衡失调生态平衡失调( (生态失调生态失调) )的主要因素：的主要因素：1 1、自然因素；、自然因素； 2 2、人类