第二章 生态系统的概念及农业生态系统的特点 - 沈阳

第二章生态系统的概念及农业生态系统的特点§2-1

系统的概念§2-2生态系统的概念§2-3

生态系统类型的划分和自然生态系统的生态效应§2-4农业生态系统的特点主目录退出

§2-1系统的概念一、系统的概念L．V．Bertelanffy（奥）：系统即若干个相互作用的部分联系起来的有机整体。系统是一个相对的概念，只要它是若干个相互作用的部分联系起来的有机整体，都可视为一个系统。二、系统的性质：（一）系统是由两个以上的要素（又称组分）所组成，各组成成分既相互独立分工，又有相互联系。组成成分：相互依存，相互制约，互为因果关系。（二）系统都具有边界，即有一个确定的范围。主目录退出

§2-1系统的概念（三）系统是个整体由于各组成成分之间相互作用的结果，使系统整体表现出新的功能，它不等于各组成成分功能的简单相加。（四）系统是有一定结构的。系统中各组分按严格的等级、层次进行组合，是有序的而不是杂乱无章的；各组分间物质、能量交换和信息传递按一定路径进行，而不是随意的。（五）系统必须有一个为主的目的。系统是一个功能单元，整体功能的发挥要求具有整体中心作用——（马世骏），建立大系统的观点，对于全面地、客观地处理客观事物具有重要意义。主目录退出§2-1系统的概念三、系统的条件1.有两个以上的组分2.组分之间相互联系3.以整体的方式执行一定的功能四、研究系统的方法1.黑箱法：从分析输入输出着手研究，如中医2.白箱法：从分析内部结构和相互关系着手研究3.灰箱法：§2-2生态系统的概念一、生态系统的定义

A．G．Tansley（英）生态系统的定义：只有在我们从根本上认识到有机体不能与它们的环境分开，而是与它们的环境形成一个自然生态系统，它们才会引起我们的重视。生态系统：指由生境（habitat）和占据该生境并联结在一起的生命有机体所构成的动态整体。生命有机体和它的无生命环境彼此不可分割地联系起来，并不断相互作用着，进行着物质的交换、能量的转化和信息的传递，成为占据一定空间，具有一定结构，执行一定功能的自然实体（Self-Containtedentity）。其核心是生物群落。生态系统具有自我维持、修补和重建的能力，因而使生态系统在一定范围得以自我维持。系统内各过程在生物与环境相互作用下，总是趋向于相对平衡。主菜单主目录退出§2-2生态系统的概念二、生态系统的组成生态系统可分为两大部分：有生命(biotic)和无生命(abiotic)；环境组分(environment)和生物组分(organisms)。1.无生命成分：即无机环境，它是生态系统中物质和能量的来源，包括生命活动空间的大基质，即光、水、CO2、O2和各种矿物盐类等。2.生命成分：包括所有的植物、动物、微生物。按营养关系来划分，可分为自养成分（autotrophiccomponent）和异养成分（heterotrophiccomponent）。为描述方便，可将生态系统的组分划分如下成分：（1）参加物质循环的无机物质，如C、N、CO2、O2、H2O、P、K、S、Fe等，存在于大气、水体、土体等。（2）联结生物和非生物部分的有机化合物，如蛋白质、脂肪、糖类和腐殖质等。主菜单主目录退出§2-2生态系统的概念（3）气候状况，如太阳辐射能、温度、风等物理因素。（4）生产者（producers;primaryproducers）：是自养生物。包括绿色植物和一些化能合成细菌(绿色和紫色细菌、蓝藻)。初级生产(primaryproduction):生产者利用环境中的物质，把环境中的能量第一次以生物化学能方式固定到生态系统中。（5）大型消费者（macroconsumers）：又称消费者（Consumers），是异养生物，既主要吃食其它生物或有机物质颗粒的动物。可分为草食动物(一级消费者)、肉食动物(二级消费者)、腐生动物、寄生动物和杂食动物（猪、鲤）。（6）小型消费者(microconsumers)：又称分解者(decomposers)、腐养者(Saprotrophs)或渗养者(Osmotrophs)，属异养生物。主要是细菌、放线菌和真菌，也包括一些原生动物（如眼虫、草履虫等）及腐食性动物（如蚯蚓、蟹、白蚁等）。次级生产(secondaryproduction):消费者利用初级生产提供的养分和能量通过代谢作用形成生物量。：主菜单主目录退出§2-2生态系统的概念三、生态系统与一般系统的区别1．在组成方面，它是由有生命的有机体和无生命的物质结合而成的，不仅植物，还包括与植物共同栖居的动物，微生物以及环境中作用于生物的物理、化学成分。2．在空间结构方面：通常与特定的空间相联系，因而反映出一定的地区特性以及与此相联系的空间结构。3．在时间变化方面，生物具有发育、繁殖（复制），生长与衰亡等特征。因而生态系统具有从简单到复杂、从低级到高级的演变规律，可分为幼年期、成长期、成熟期等阶段。4．从内部功能方面，生态系统的代谢作用是通过复杂的能量、物质转化过程完成的。5．具有复杂的动态平衡特征，不仅存在着种内、种间以及生物与环境之间的功能协调。6．在外部关系方面，是一个开放的系统，不断从外界输入物质与能量，通过变换而输出，维持着系统的有序状态。主菜单主目录退出§2-2生态系统的概念四、生态系统中三大生物功能类群在自然界有机物质生产与分解中的作用

在生态系统中各类生物的共同作用下，实现着重要物质的不断生产与分解。有机物质的生产与分解关系着大气中氧气含量的高低，有机物质的生产过程也就是释放氧气的过程，氧气是生物生存的条件。1.自然界中有机物质的生产过程绿色植物（包括藻类种高等植物）：自然界有机物质的主要生产者，也是地球上生命活动所需氧气的主要供给者。光合细菌和化能合成细菌：也可以生产有机物质。低等藻类：需要简单无机物质，合成有机物质——完全自养。主菜单主目录退出§2-2生态系统的概念2．自然界中有机物质的分解过程在分解动、植物有机体方面起决定作用的是异养生物。异养生物分解有机物质的过程可分为两大类：即有氧呼吸（高等动物、多数原核生物）和嫌氧呼吸（一小部分腐食者生物）。分解有机物质的三个过程：（1）非生物和生物作用形成有机质颗粒腐屑（2）腐食者作用形成腐殖酸和产生可溶性有机物（3）腐殖质的缓慢矿化主菜单主目录退出§2-3生态系统类型的划分和自然生态系统的生态效应

生态系统的划分，无自然分类的原则。包括人在内生物圈是地球上最大的生态系统。一、生物圈（biosphere）：

地球上全部生物及其生活域的总和。从大气圈到水圈，其厚度约定20Km。多数生物活动的地方，其厚度约100m。二、海洋生态系统：

海洋面积3.6亿Km2，占地球表面的71%，平均深度3750米，是世界上最大的、层次最厚的生态系统。在生物学方面最丰富于多样性，海水中含盐量平均3%，具有很高的蒸发率，起着调节大气温、湿度的重要作用。其生产者主要是浮游植物和藻类，消费者是各种鱼类。主菜单主目录退出主菜单主目录退出§2-3生态系统类型的划分和自然生态系统的生态效应三、淡水生态系统：

包括河流、溪流、水渠等流动水体和湖泊、沼泽、池塘、水库等静水水体，其生物类群因水的流速和水层的光亮而不同。急流中：生产者是藻类，消费者是特殊器官的昆虫缓流中：生产者多为高等植物，消费者是穴居昆虫幼虫表水层：生产者是各种藻类。四、草原生态系统：

世界草原面积约30亿公顷，占陆地面积的24%，分布在干旱和半干旱地区，雨量少（240~450mm），并集中在夏季。初级生产者主要是草本植物，消费者是除草食家外，主要是穴居的啮齿类和食草动物、野牛、羚羊、野兔等。主菜单主目录退出§2-3生态系统类型的划分和自然生态系统的生态效应五、森林生态系统：

陆地上最大的生态系统，占有面积约45亿公顷，生物现存量最大，每公顷可达100—400吨。据估计，每年全球森林生态系统固定的能量占地球陆地上固定的能量的68%左右，有1000万种物种是宝贵的基因库。森林生态系统具有复杂的形态和营养结构，不仅生产力高，且具有强大的生态系统功能，对农业生态系统起着巨大的作用：如调节水分，增加雨量；涵养水源，保持水土；防风固沙，保护农田；净化空气，防治污染；以及减低噪音，美化大地等。主菜单主目录退出§2-4农业生态系统一、农业生态系统的概念1.定义农业生态系统：是人们利用农业生物与非生物环境之间相互作用，以及生物种群之间的相互作用，通过建立合理的生态系统结构和高效的生态机能进行物质循环和能量转化，并按人类理想进行物质生产的综合体系。2.性质（1）以农业生物为主（2）受人类调控（3）以农业生产为目的主菜单主目录退出§2-4农业生态系统二、农业生态系统的结构（一）环境1.自然环境（1）太阳辐射（2）大气圈（3）水圈（4）土壤岩石圈2.人工环境（1）人工影响环境：水库、防护林、水源林（2）人工建造环境：

A.无土栽培环境

B.大棚温室环境

C.集约化养殖环境§2-4农业生态系统（二）生物组分1.目的生物：农、林、牧、副、渔2.伴生生物：病、虫、杂草3.人类：作为消费者和调节者§2-4农业生态系统三、农业生态系统区别于自然生态系统的特点：1.发展方向自然生态系统的发展是定向的，即通过演替向顶极群落发展，其目的是为了获得最大的“保护”或“保持”，对群落本身是有利的，但并不一定符合人类的需要。农业生态系统为满足人类社会生活的各种需求，一般要求停留在高草群落阶段。§2-4农业生态系统2.系统组分构成自然生态系统的生物是通过迁移过程由生态系统自身的选择决定的，对不良环境条件具有较大的抗逆性。其环境为自然环境。农业生态系统中占优势的生物是经过人工选育，常常具有较高的经济价值和较低的抗逆性，为了正常生活必须人为培管。其它动、植物通常都要予以抑制以至彻底消灭的。内在反馈机制受到削弱，系统的稳定性明显降低。从而使农业生态系统具有较高的净生产量和较高的光能利用率。在环境组分中，多了人工环境组分，各种自然环境如气体、水体、土体也受到人类活动的强烈影响。主菜单主目录退出§2-4农业生态系统3.开放性自然生态系统中生产者生产的有机物质几乎全部保留在系统内，许多化学元素基本上可以在系统内部取得循环平衡，是一个自给自足的系统。农业生态系统，为满足社会日益增长的需要，须对城市、工矿等提供大量的商品食物和工业原料。大量农畜产品输出，使营养元素离开系统。生态系统的结构状态不同，对营养元素的回收和保持能力也不同。与农畜产品大量输出的同时，必须有相应的物质输入，以维持生态系统的养分平衡。还必须投入较多的辅助能量，如化肥、农药、机械的使用，以及排灌、收获、贮藏、加工、耕耘、播种、中耕、防治病虫等各种机械操作，都需要消耗能量。主菜单主目录退出§2-4农业生态系统