生态系统生态学

1、生态系统生态学Ecosystem Ecology李 荣 华资源环境学院 生态学系生态系统生态学第1页生态系统生态学生态系统概念与特征生态系统基本组成、结构及主要类型生态系统反馈调整和生态平衡生态系统生态学第2页系统我国著名科学家钱学森定义系统（system）为：“由相互作用和相互依赖若干组成部分结合而成、含有特定功效有机整体。”组成系统必要条件包含：两个以上组分组分之间亲密关联以整体方式显现功效生态系统生态学第3页系统系统结构特征：系统边界系统组织层次各个组分量比关系各个组分之间空间关系系统整合特征：0+0=11+12生态系统生态学第4页生态系统生态系统（ecosystem）: 一定时间和空间

2、范围内，生物群落与非生物环境经过能量流动和物质循环所形成一个相互影响、相互作用并含有自调整功效自然整体。生物+非生物环境生态系统生态学第5页生态系统与系统区分组分：物理、化学和生物组分空间结构：含有显著地域性时间改变：生长发育繁殖死亡，由简单到复杂，由低级到高级演变发展规律内部功效：靠生产者、消费者和分解者协调完成生态系统生态学第6页生态系统可大可小生态系统生态学第7页生态系统生态学生态系统概念与特征生态系统基本组成、结构及主要类型生态系统反馈调整和生态平衡生态系统生态学第8页生态系统组分生态系统生态学第9页生产者生态系统生态学第10页消费者食草动物（herbivores）食肉动物（carni

3、vores）杂食动物（omnivores）生态系统生态学第11页分解者动物细菌、真菌、放线菌等生态系统生态学第12页生态系统结构空间结构时间结构物种结构生态系统结构营养结构水平结构垂直结构食物链食物网生态金字塔生态系统生态学第13页生态系统营养结构食物链（food chain）：生产者所固定能量和物质，经过一系列取食和被食关系在生态系统中传递，各种生物按其食物关系排列链状次序。生态系统生态学第14页食物链类型捕食食物链 (grazing food chain)：绿色植物到食草动物进而到食肉动物食物链。陆地：草鼠蛇鹰；水：藻类浮游动物鱼海豹 北极熊。生态系统生态学第15页碎屑食物链 (detri

4、tus food chain)：以动、植物残体被食腐性生物（小型土壤动物、真菌、细菌）取食，然后到它们捕食者食物链。食物链类型生态系统生态学第16页寄生食物链（parasitic food chain）：由宿主和寄生物组成。普通以大型动物为食物链起点，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。哺乳动物-跳蚤-原生动物-细菌-病毒食物链类型生态系统生态学第17页混合食物链：在生态系统中，食物链往往不只单纯表现为捕食、寄生和腐食关系，而是它们彼此间交织形成一条链状结构。食物链生态系统生态学第18页食物链在同一个食物链中，常包含有食性和其它生活习性极不相同各种生物。在同一个生态系

5、统中，可能有多条食物链，它们长短不一样，营养级数目不等。在不一样生态系统中，各类食物链比重不一样。在任一生态系统中，各类食物链总是协同起作用。生态系统生态学第19页生态系统结构食物网（food web）：生物之间捕食和被食关系不是简单一条链，营养级经常是错综复杂，一个消费者同时取食各种食物，而同一食物又可被各种消费者取食，食物链之间交织纵横、彼此相连，组成一个复杂网络结构。食物网使生态系统中各种生物直接或者间接联络起来，生物种类越多，食性越复杂，形成食物网就越复杂，系统稳定性越高。生态系统生态学第20页生态系统结构生态系统生态学第21页生物放大作用难降解高毒性半挥发性长距离迁移性；寂静春天生态

6、系统生态学第22页生态金字塔生态金字塔（ecological pyramid）：反应食物链中营养级之间数量及能量百分比关系图解模型。依据营养级次序，以初级生产者为底层，各营养级数量或能量百分比通常是底部宽、顶端尖，类似金字塔形状。数量金字塔(pyramid of numbers)生物量金字塔(pyramid of biomass)能量金字塔(energy pyramid)生态系统生态学第23页p1C2C3C4Cp1C2C3C4Cp1C2Cp1C2C3C3C数量能量落叶林草地数量和能量金字塔生态系统生态学第24页单位：千克70100101浮游动物鳗鱼浮游植物生物量金字塔海洋生态系统生态学第25页

7、生态金字塔意义？蓝鲸体型巨大，捕食磷虾？为何草原狮子数量远小于食草动物？人类从素食到肉食转变，造成哪些问题？生态系统生态学第26页生态系统主要类型生物成份：植物、动物、微生物、人类生态系统。结构和外界物质与能量交换情况：开放系统（物质能量）、封闭系统（能量）、隔离系统。人类活动及其影响程度：自然生态系统、半自然生态系统、人工生态系统。能量：自然无不加太阳供能生态系统、自然补加太阳供能生态系统、人类补加太阳供能生态系统、燃料供能城市工业生态系统。非生物成份：陆地、海洋生态系统生态系统生态学第27页类别自然生态系统人工生态系统生物组成生物农业生物、人类 环境组分自然环境自然+人为系统稳定性高低开放

8、性相对封闭开放成熟度成熟未成熟（演替早期）净生产力低高 生态不均一性高低服从规律 自然规律 自然和经济规律 物种多样性高低时间长短人工生态系统与自然生态系统区分生态系统生态学第28页生态系统生态学生态系统概念与特征生态系统基本组成及结构生态系统反馈调整和生态平衡生态系统生态学第29页生态系统反馈调整反馈（feedback）指是系统输出端经过一定通道反送到输入端，变成决定系统原来功效输入，含有这种反馈机制系统称为控制论系统。系统输出输入环境反馈环自然生态系统是开放系统，必须依赖外界环境输入，输入一旦停顿，系统将失去功效，生态系统经过反馈机制实现其自我调控以维持相正确稳态。生态系统生态学第30页生

9、态系统反馈调整正反馈：含有增强系统功效作用，增大与中心点距离，远离稳态。负反馈：含有消弱和减低系统功效作用，降低与中心点距离。 正反馈 负反馈生态系统生态学第31页生态系统负反馈调整兔食物增加兔数量降低兔因饥饿死亡兔吃少量植物植物增加兔数量增加兔吃大量植物植物降低生态系统生态学第32页生态平衡生态平衡（ecological equilibrium）：生态系统经过发育和调整所到达一个稳定状态，它包含结构上稳定、功效上稳定和能量输入、输出稳定生态平衡是相对平衡。生态平衡不是孤立，在任何时候都会受到内在原因和外界原因干扰或影响，它不可能是绝正确平衡。生态平衡是一个动态平衡，生态系统各组成成份会不停地

10、按照一定规律运动或改变，能量不停地流动，物质不停地循环，整个系统都处于动态之中。 生态系统生态学第33页生态平衡生态系统生态学第34页生态平衡生态阈值（ecological threshold）：生态系统含有自我调整功效，不过这种调整功效是有一定程度，只有在一定程度内才能够调整自然或人类施加干扰，这个程度称作生态阈值。生态系统生态学第35页生态平衡生态危机（ecological crisis）：人类盲目活动而造成局部地域甚至整个生物圈结构和功效失衡，从而威胁到人类生存。生态系统生态学第36页生态平衡当外界干扰（自然或人为）所施加压力超出了生态系统本身调整能力和赔偿能力后，将造成生态系统结构破坏，功效受阻，正常生态功效被打乱以及反馈自控能力下降等，这种状态称为生态平衡失调。生态系统生态学第37页 生态平衡失调标志结构标志结构缺损，生态系统某一个组成成份消失；结构改变，生态系统组成成份内部发生了改变。 功效标志生物生产力下降；（如酸雨危害作物产量）主要是能量流动在某步骤受阻；（如捕食者缺乏）物质循环在某步骤中止；（如秸杆焚烧破坏土壤肥力）生态系统生态学第38页抵抗力抵抗力是生态系统抵抗外干扰并维持系统结构和功效原状能力，是维护生态平衡主要路径之一。抵抗力与