chapter 11 生态系统的一般特征.ppt

1、1,基础生态学,Dr. Jianhua Zhang Hunan University of Arts and Science,2,Chapter 11 生态系统的一般特征,1 生态系统的概念 2 生态系统的组成成分 3 生态系统的结构 4 生态系统的稳定性 5 生态系统的服务功能 6 生态系统的类型 7 城市生态系统,3,1 生态系统的基本概念, 生态系统（Ecosystem）的定义,由英国植物生态学家A.G.Tansley(1935)提出： 指在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位，这个生态学功能单位称生态系统。,与群落的区别

2、?,4,5,Biosphere 2： 占地面积达12,700m2 的人工生态系统，位于Oracle, Arizona(USA) ，自1985年至2007花费了2亿美元。,6,人工设置的简单生态系统示意图,7,种群,群落,个体,系统, 生态系统的特点,生态系统是生态学的一个主要的结构和功能单位，属于经典生态学研究的最高层次。,8,生态系统中营养级的数目受限于生产者所固定的最大能量和这些能量在系统流动过程中的巨大损失，因此，其营养级的数目通常不超过56个，由能流规律决定的。,能流锥体示意能量损失,9,10,11,生态系统具有三大功能：能量流动 + 物质循环 + 信息传递,化学能传递,物质循环,太阳

3、 光能,热能 散失,12,13,能量流动生态功能,能流功能特点 能流是单向性的。 能量流动的量是逐级递减的。 具有能量守恒的特点。,生态系统内的能量流动途径： 太阳能 生产者 消费者 分解者 分解者,14,物质循环功能,生态系统内物质循环途径 生物 环境,物质循环功能的特点 具有双向性 物质不灭性,15,包括营养信息、化学信息、物理信息和行为信息等，构成信息网。影响着生物的取食、繁殖和防卫等一切生理活动。,信息传递功能,信息传递功能特点 具有传扩性 永续性 时效性 分享性 转化性,16,生态系统是一个动态系统，要经历一系列发育阶段。,破伐,草本山杨灌丛,红松鼠,北美麋,北美松鸡,鹿,黑熊,早期

4、灌乔木林,早期混交林,成熟混交林,成熟云杉林,17,生态系统具有自我调节能力。一般为负反馈调节。,生态系统结构越复杂,物种数越多,自我调节能力越强,18,2 生态系统的组成成分,无机物 有机化合物 气候因素,非生物成分,生 物 成 分,生产者 消费者 分解者,生态系统的基本组成,生态系统,19,Abiotic factors,Ecosystem,Community,20,Temperature,Sun,Soil,Water,生态系统的非生物成分,21,生产者 消费者 分解者,生态系统的生物成分,生物成分形成生态系统的三大功能群。,生态系统的3大功能群,22,为自养生物，主要是各种绿色植物，也包

5、括蓝绿藻和一些能进行光合作用的细菌。, 生产者,23,为异养生物， 主要指以其他生物为食的各种动物，包括植食动物 、肉食动物 、杂食动物和寄生动物等。, 消费者,24,为异养生物，把复杂的有机物分解成简单无机物，包括细菌、真菌、放线菌和动物等。, 分解者,25,各种各样的分解者示意图,26,3 生态系统的结构,生态系统的结构包含两个方面：,营养结构 时空形态结构,水平镶嵌性结构 垂直结构 时间上的发展演替,生产者 消费者 分解者,生态系统结构,27,生态系统的营养结构包括三个亚系统，以食物链的形式将生态系统中的物种与物种间的营养关系联系起来。,生态系统的营养结构,生产者亚系统 消费者亚系统 分

6、解者亚系统,生态系统的营养结构,28,食物链 food chain, 食物链和食物网, 定义,指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而在生态系统中传递，各种生物按其取食和被食的关系而排列的链状顺序称为食物链。,29,Example of a Food Chain 海洋生态系统,30,Example of a Food Chain 陆地生态系统,31,一个食物链的例子 “螳螂捕蝉，黄雀在后”,螳螂捕蝉，黄雀在后！哈！哈！,植物汁液,蝉 (初级消费者),螳螂 (二级消费者),黄雀 (三级消费者),鹰 (四级消费者) (顶极食肉动物),32,食物网food web,指生态系统中的食物

7、链彼此交错连接，形成一个网状结构，称为食物网。,33,mussels,barnacles,algae,gulls,oystercatchers,Lottia pelta,Lottia strigatella,Lottia digitalis,34,食物链的类型,牧食食物链（grazing food chain） 又称捕食食物链 碎食食物链（detrital food chain） 辅助食物链,食物链类型,食腐食物链 寄生食物链,根据食物链的起点不同，可将其分成两大类。,35,牧食食物链（grazing food chain）,植物,草食性动物,肉食性动物,指以植物为基础，后者捕食前者。,36,

8、寄生食物链,哺乳动物或鸟类,跳蚤,原生动物,以大动物为基础，小动物寄生到大动物上形成的食物链。,细菌,病毒,37,碎屑食物链,树木碎叶片,蚯蚓蠕虫类,鼠类,由碎屑食性动物与其捕食者和更高捕食者构成的食物链 。,猫头鹰类,38,食物链是生态系统营养结构的形象体现。,食物链和食物网概念的意义,食物链和食物网反映了生态系统中各生物有机体之间的营养位置和相互关系。,39,各生物成分间通过食物网发生直接和间接的联系，保持着生态系统结构和功能的稳定性。,40,食物链和食物网还揭示了环境中有毒污染物转移、积累的原理和规律。,数字代表生物体组织中的DDT与其衍生物的浓度。 ppm为百万分之一。,41, 营养级

9、（Trophic level）和生态金字塔,营养级定义（Trophic level）,定义： 指食物链上的每一个环节称为营养阶层或营养级，即处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。,42,43,营养级 的划分,第一个营养级：所有自养生物 第二个营养级：所有植食动物 第三个营养级：以植食动物为食的肉食动物 第四个营养级：肉食动物 第五个营养级：肉食动物,营养级的层级划分,44,生态金字塔,定义： 指各营养级之间的数量关系，一般呈现金字塔形。这种数量关系可采用生物量单位、能量单位和个体数量单位表示。,45,金字塔的类型,生物量金字塔： 以生物组织的干重表示每一个营 养级中生物的总量,能量金字塔：

10、利用各营养级所固定的总能量值 的多少构成的金字塔,数量金字塔： 以生物个体数量的多少构成的金 字塔,金字塔的类型,46,能量金字塔示能量逐级递减,47,海洋生态系统的能量金字塔,48,The dynamics of energy through ecosystems have important implications for the human population.,49,数量金字塔示数量的不规则变化,50,生物量金字塔示生物量逐级递减,海洋水域系统内的生物量金字塔是倒置的。是由于浮游植物生存期大多仅几小时形成的。,51,能 量,生物个体数,生物量,陆生生态系统,水生生态系统,陆地和水生

11、生态系统生态金字塔的比较,52,生态系统的时空形态结构,垂直结构特征 水平结构特征 时空变化特征,时空形态结构,定义： 指生态系统中各种生物成分在空间上的分布与变化的相互关系，包含三个方面的特征。,53,不同类型生态系统随海拔高度的垂直分布, 生态系统的垂直结构特征,海拔高度不同，生境类型不一样，引起生态系统的垂直分层。,54,55,56,生态系统内部不同类型物种及不同个体的垂直分层,物种的不同生活型和生长型形成了生态系统的垂直分层。,57,58, 生态系统的水平结构特征,在不同的地理气候环境条件影响下，植物在地面上的分布是不均匀的，同时引起动物的分布不均匀。这种生物成分的区域分布差异直接体现

12、在景观类型的变化上，形成了生态系统不同的水平结构。,水平结构格局,带状分布 同心圆式分布 块状镶嵌分布,59,60, 生态系统的时间结构特征,在温带生态系统最明显。 生态系统中环境因子例如温度、光强、日长、水分等随季节而变化，这种变化也导致植物和动物的种类、数量发生的季节变化。,生态系统时间结构的变化，反映了植物、动物等为适应环境因素的周期性变化而引起整个生态系统组成外貌上的变化，同时也可反映出生态系统环境质量好坏的波动变化。,61,季相时间结构,62,生态系统中的生物群落具有随时间演替演化的规律性变化，其内的生物组成成分也会发生演替变迁。,演替时间结构,63, 生态系统的时空结构的高效利用,

13、种植业的轮套间作技术 水产养殖中的混养 林业中的立体种植,高效利用方式,柚子与茶叶的套作,64,指生态系统通过发育和调节达到一种结构上、功能上、能量输入和输出上稳定的状态，当受到外来干扰时，平衡将受到破坏，但只要这种干扰没有超过一定限度，生态系统仍能通过自我调节恢复原来状态。,4 生态系统的稳定性,定义,65,生态系统稳定性的含义,抗干扰的能力(抵抗力resistance)。指系统保持现行状态的能力，,受扰后的恢复能力(恢复力resilience)。指系统受扰动后回归该状态的倾向。,66,反馈(negative feedback)调节是生态系统稳定的主要调节机制。,生态系统稳定性机制,负反馈定

14、义(negative feedback) 指反馈信号使净输入信号减弱，称为负反馈 。,正反馈 负反馈,反馈类型,使系统偏离加剧,使系统保持稳定,67,污染,鱼死亡,污染,鱼死亡,鱼死亡,污染,水污染,鱼死亡,污染,鱼死亡, 生态系统中的正反馈,68,狼,狼,兔,兔,植物,植物,狼饿死,狼吃饱,吃了较多兔子,吃了较少兔子,兔吃饱,兔饿死,吃了较少的草,吃了大量的草,草数量变化,兔数量变化,狼数量变化, 生态系统中的负反馈,69,定义,5 生态系统的服务功能,生态系统的服务功能指自然生态系统所具有的生境、物种、生物学状态、性质和生态过程所生产的物质及其所维持的良好生活环境对人类的服务性能。,70,

15、生物生产 生物多样性的维护 传粉、传播种子 生物防治 环境净化 土壤形成及其改良 减缓干旱和洪涝灾害 调节气候 休闲、娱乐 文化、艺术素养生态美的感受,生态系统服务的主要内涵,71,农业生态系统为人类提供粮食生产,72,一头扎进花丛中传粉授精,73,种子的传播者之一鸟类,74,美丽如画的雪山风景舒缓城市压力,75,按环境性质划分,淡水生态系统 海洋生态系统,水域生态系统 陆地生态系统,森林生态系统 草原生态系统 荒漠生态系统 冻原生态系统,6 生态系统的类型,生态系统类型,76,草原生态系统示意图,77,森林生态系统示意图,78,沙漠生态系统示意图,79,北极冻原生态系统示意图,80,按人类对

16、生态系统的影响划分,自然生态系统 半自然生态系统 人工生态系统,原始森林 草原 荒漠 冻原,人工草场 人工林场 农田,宇宙飞船 工矿 城市,生态系统类型,81,7 城市生态系统,定义,是指城市居民及其生存环境相互作用的网络结构，也是人类对自然适应、加工和改造而建设起来的特殊的人工生态系统。,82,城市生态系统的构成,生物与非生物要素 人类和社会经济要素,城市生态系统包含两大要素。,城市生态系统的组成,83,84,城市生态系统的特点, 以人为主体， 人是城市生态系统中的重要组成成分，既是消费者，又是主宰者。, 开放度大， 系统中的主要消费者是人， 其所消费的食物量大大超过系统内绿色植物所能提供的数量。, 高能消耗，以大量燃料供能为特征。, 靠系统外物质能量的输入来维持运转的异养性系统。,85,Chapter 11 名词解释,生态系统（ecosystem） 食物链（food chain） 食物网（food web） 碎屑食物链（detrital food chain） 捕食食物链（gr