《种群与生态系统间的相互关系》课件

种群与生态系统间的相互关系课程大纲1基本概念2种群特征与动态3生态系统结构与功能4种群与生态系统的相互作用基本概念：种群定义同一物种在特定时空中的个体集合研究单位生态学研究的基本单位特点有特定的数量、分布和结构基本概念：生态系统整体系统生物群落与物理环境的统一整体生物组分各种生物及其相互关系非生物组分气候、土壤、光照等物理因素种群与生态系统的关系构成基础种群是生态系统的组成部分相互影响种群活动改变生态环境动态平衡种群间相互作用构成生态系统动态生态学层次1生物圈地球上所有生态系统的总和2生态系统生物与环境的统一体3群落共同生活的不同种群4种群同种生物的集合5个体单个生物有机体种群生态学研究对象种群结构、分布和动态变化研究内容出生率、死亡率、年龄结构研究重点种群内部和种群间的相互作用生态系统生态学1234结构研究生态系统的组织结构功能研究能量流动、物质循环动态研究生态系统的变化和演替应用研究生态系统服务与管理生物多样性的重要性物种多样性不同物种的丰富度和均匀度遗传多样性同一物种内的基因变异生态系统多样性不同类型生态系统的多样化生态平衡1概念定义生态系统各组分间的动态平衡状态2形成机制正负反馈调节和自我修复能力3重要意义种群和生态系统稳定性的基础4人类影响人类活动可打破生态平衡种群特征：大小N种群数量个体总数D种群密度单位面积个体数K环境容纳量最大可持续数量种群特征：分布均匀分布：个体间距相等；随机分布：位置无规律；聚集分布：个体成群种群特征：年龄结构年龄金字塔反映种群发展趋势：增长型、稳定型、衰退型种群特征：性别比例性别决定不同物种有不同的性别决定机制繁殖影响性别比例对种群增长的影响平衡意义平衡的性别比有利于种群稳定种群特征：出生率定义单位时间内新个体产生的比率计算新生个体数/总个体数影响因素资源、环境条件、种群密度种群特征：死亡率定义单位时间内个体死亡的比率计算方法死亡个体数/总个体数影响因素年龄、捕食、疾病、竞争生态意义种群更新与选择压力种群增长模型：指数增长时间种群数量条件：资源充足，无限制；表达式：dN/dt=rN；例：细菌繁殖种群增长模型：逻辑斯蒂增长时间种群数量环境容纳量K限制增长；形成S形曲线；密度制约因素增强种群波动1周期性波动有规律的变化循环2猎物-捕食者循环捕食关系导致的波动3季节性波动随季节变化的种群大小4非周期性波动不规则变化，常因环境波动种群调节机制密度依赖性调节种群密度影响出生率死亡率1密度无关性调节环境因素直接影响种群2自然选择适应性强的个体存活繁衍3种群反馈种群本身对环境的影响4K-选择和r-选择K-选择特征大型、长寿、少子女、精心养育r-选择特征小型、短命、多子女、少照顾生态适应适应稳定vs不稳定环境种间竞争竞争排斥相似种不能长期共存生态位分化减少竞争的资源分配共存机制通过资源分配实现共存捕食关系捕食者增加猎物减少1猎物减少捕食者减少2捕食者减少猎物增加3猎物增加捕食者增加4共生关系互利共生双方都获益（蜜蜂与花朵）偏利共生一方获益另一方不受影响寄生关系一方获益另一方受损共栖关系物理空间的共享种群迁移与扩散1迁移类型季节性迁移、单向迁移2扩散机制主动扩散、被动扩散3影响因素资源、气候、竞争压力4生态意义基因流动、避险、资源利用生态系统结构：生物组分1高级消费者顶级捕食者2中级消费者次级肉食动物3初级消费者草食动物4生产者绿色植物5分解者细菌和真菌生态系统结构：非生物组分气候因子温度、降水、光照、湿度土壤因子质地、肥力、pH值、微生物地形因子海拔、坡度、朝向生态系统功能：初级生产力总初级生产力：光合作用总量；净初级生产力：除去呼吸消耗后的量生态系统功能：次级生产力1次级生产力消费者生物量积累2传递效率约10%能量传递效率3生态金字塔上层生物量减少能量流动能量来源太阳辐射能量转化光合作用固定能量能量传递食物链和食物网能量损耗呼吸作用和热量散失物质循环：碳循环光合作用CO₂固定为有机碳1呼吸作用有机碳氧化为CO₂2食物链传递碳在生物间传递3分解与储存碳沉积于土壤和沉积物4物质循环：氮循环氮固定N₂转化为铵态氮1硝化作用铵态氮转化为硝态氮2同化作用植物吸收氮化合物3反硝化作用硝态氮还原为N₂4物质循环：水循环蒸发水体表面水分子进入大气1蒸腾植物释放水汽2凝结和降水水汽冷凝并降落地面3径流和渗透水在地表和地下流动4生态系统演替1初始阶段裸地或扰动后的环境2先锋物种首先定居的耐受性物种3中间阶段物种多样性增加4顶极群落相对稳定的最终状态生态系统服务供给服务食物、水、木材、药物调节服务气候调节、水净化、授粉文化服务审美、教育、休闲、灵感支持服务光合作用、土壤形成、养分循环生态系统健康评估1物种丰富度指标生物种类数量与多样性2生态系统完整性食物网结构完整程度3生产力指标生物量积累和能量流动效率4抗干扰能力面对外部扰动的稳定性生物地球化学循环元素在生物圈、岩石圈、水圈和大气圈间的循环流动种群对生态系统的影响：关键种1关键种定义影响远超其生物量占比的物种2生态系统工程师改变环境的物种3生态平衡维持维持稳定的关键物种种群对生态系统的影响：优势种定义数量最多或生物量最大的物种群落结构影响决定生态系统的基本特征资源利用占用大部分生态系统资源功能调控主导某些生态系统功能种群对生态系统的影响：指示种环境指示反映环境质量的物种生态监测水质、空气质量的生物指标生态系统健康指示整体生态系统状况生态工程师物种环境改造如河狸建坝改变水文土壤改良蚯蚓改善土壤结构栖息地创建珊瑚虫建造珊瑚礁入侵种的生态影响入侵机制缺少天敌、强竞争力生态威胁竞争本地物种、改变栖息地经济损失农业损失、基础设施破坏防控策略预防引入、早期监测、综合治理生态系统对种群的影响：资源可用性资源限制食物、水、空间等限制因素1种群调节资源限制种群大小2生态位形成资源分配形成不同生态位3适应性进化物种适应特定资源环境4生态系统对种群的影响：环境胁迫1非生物胁迫极端温度、盐度、干旱等2生理适应特殊器官和机制应对胁迫3行为适应迁移、躲避等行为策略4种群筛选胁迫导致适应性选择生态系统对种群的影响：栖息地分化垂直分层森林不同高度的物种分布水平分化不同地形地貌的物种分布时间分化季节性活动时间差异种群与生态系统的反馈机制正反馈变化加强原始趋势1负反馈变化减弱原始趋势2稳定性负反馈维持生态稳定3弹性恢复原状的能力4气候变化对种群和生态系统的影响1物候变化开花、迁徙等季节性活动时间改变2分布范围变化物种向高纬度或高海拔迁移3不匹配现象捕食者与猎物周期不同步4生态系统功能改变初级生产力、碳储存变化生境破碎化的影响边缘效应边缘环境增加影响物种组成种群隔离基因交流减少导致近亲繁殖连通性丧失迁移和扩散受阻生物多样性与生态系统功能物种数量生态系统功能生态系统稳定性多样性增加提升功能和稳定性；功能冗余提供生态保险种群动态与生态系统过程的耦合1时间尺度耦合短期种群变化与长期生态过程2空间尺度整合局部种群与区域生态系统3多尺度研究综合不同层次的生态学数据4模型整合将种群模型与生态系统模型结合营养级联效应1自上而下控制捕食者控制下层营养级2自下而上控制资源限制上层营养级3中间控制中间营养级的关键作用种群遗传学与生态系统进化微进化种群内基因频率变化生态进化反馈生态变化促进进化共同进化物种间相互适应进化生态系统调节进化改变生态系统功能景观尺度的种群-生态系统相互作用元种群理论局部种群的网络结构景观连通性栖息地之间的连接程度生态廊道连接隔离栖息地的通道景观异质性不同生境镶嵌分布全球变化背景下的种群与生态系统人类活动影响土地利用变化、污染、气候变化适应性管理基于监测的反馈式管理恢复生态学修复退化生态系统的原则和方法可持续发展平衡生态保护与人类需求应用：生态系统修复1评估损害确定退化程度和原因2制定目标确定修复的参考状态3实施措施重新引入关键种、改善栖息地4监测评价追踪修复进展并调整方法应用：生物多样性保护就地保护自然保护区、国家公园迁地保护动物园、植物园、种子库濒危物种栖息地保护、繁育放归应用：生态系统服务评估与管理$经济价值生态系统服务的货币化评估⚖️生态补偿为生态保护提供经济激励♻️可持续利用资源的永续利用策略研究方法与技术野外调查：标记重捕法