第九章 生态系统生态学,目录,第一节 生态系统的基本概念及特征 第二节 生态系统的能量流动和贮存 第三节 生态系统的物质循环 第四节 生态系统的信息传递 第五节 生态平衡,第一节 生态系统的基本概念及特征,一、生态系统的概念 一定的时间和空间范围内，生物和非生物成分通过物质循环、能量流动和信息传递而相互联系、相互依存所构成的具有结构和功能的一个生态复合体。,四个基本条件：,生态系统是客观存在的实体，有时间和空间的概念 由生物成分和非生物成分组成的 以生物为主体 各成员之间有机地组织在一起，具有统一的整体功能。,基本 组成,二、生态系统的基本组成成分,生产者：,生态系统物质循环和能量代谢的基础 同时又为其他生物提供了栖息场所， 对环境的影响至关重要,在生态系统中的地位和作用是第一位，生态系统的核心,消费者：食草动物，食肉动物，杂食动物、腐食动物、寄生动物,一级消费者二级消费者三级消费者形成以能量流动的基础的营养结构 作用： 对初级生产物起着加工再生产作用 对其他生物种群数量起着调控作用,分解者：细菌、真菌、放线菌及土壤动物和小型无脊椎动物。,使物质循环得以继续 非生物环境：气候因子、无机物质和有机物质,生态系统,三、生态系统的结构,1、空间结构 垂直结构、水平结构 2、时间结构 群落演替 周期性变化 3、营养结构 食物链、营养级、生态金字塔,物质循环,能量流动,四、生态系统的基本特征,1、生态系统是动态功能系统 系统演替：总是处于不断发展、进化和演变之中 功能：物质循环、能量流动和信息传递,2、生态系统具有一定的区域特征,生态系统的结构和功能反映了一定的地区特性,3、生态系统是开放的自持系统 代谢机能,4、生态系统具有自动调节的功能 返回稳定状态的能力,同种生物种群密度的调节 异种生物种群间的数量调节 生物与环境之间相互适应的调节,五、生态系统的类型,1.按非生物成分 陆地生态系统： 水域生态系统：海洋生态系统 淡水生态系统 湿地生态系统,2.按生物成分：,植物生态系统：植物和其所处的无机环境构成的生态系统，以植物吸收太阳能为主的生态系统，如森林生态系统 动物生态系统：主要由植物和动物组成，以动物的行为为主导作用而影响该生态系统，如鱼塘、牧场,2.按生物成分：,微生物生态系统：由细菌和真菌等微生物和无机环境组成的生态系统，以微生物对有机物的分解为主导作用。如落叶层 人类生态系统：以人类为主体的生态系统，如城市生态系统,3.按人类活动及其影响程度,自然生态系统：如原始森林、荒漠、海洋 半自然生态系统：人工草场、人工林场、农田、农业生态系统等 人工生态系统：城市、人工气候室、宇宙飞船,第二节 生态系统的能量流动和贮存,一、食物链（food chain） 1、概念 生态系统中不同生物之间通过食物关系而形成的链索式单向联系。,稻田生态系统： 水稻稻飞虱青蛙蛇鹰,2、食物链的类型：,捕食食物链：以绿色植物为基础，从草食动物开始 形式：植物-植食动物-肉食动物,腐生食物链：,以死亡的有机体(植物和动物)及其排泄物为营养源，从腐生物开始。 形式：动植物残体 一级腐食者 二级腐食者 三级腐食者 如：植物残体 蚯蚓 跳虫 螨类 细菌 在许多生态系统中占据主要位置,寄生食物链：,特点：以活的动、植物有机体为营养源，以寄生方式存在的食物链。 如：老鼠跳蚤细菌病毒,混合食物链,构成食物链的各链节中，既有活食性生物成员，又有腐食性生物成员。 如：稻草牛粪蚯蚓鸡（粪）猪（粪）鱼,特殊的食物链 ： 如：瓶子草、猪笼草、捕蛇草,2、食物网（food web）,概念 在一个生态系统内存在多条食物链，这些食物链彼此交错连接，形成网状结构。 形成原因：,生物成员许多是杂食性 不同发育阶段、不同季节其食性有改变 食物种类和数量的变化,北极地区食物网：,食物网的意义：,使生态系统中各种生物成分之间产生直接或间接的联系。 增加生态系统的稳定性与持续性。 本质上是有机体之间一系列反复地吃与被吃的相互关系，它是维持着生态系统相对平衡，推动生物进化、促进自然界不断发展的动力。,3、营养级,食物链上能量和物质被暂时贮藏和停留的位置，即食物链上的每一环节称为营养级。 一个营养级指处于食物链上某一个环节上的所有生物种类的总和。 多数为三、四级，一般不超过五级。,北极地区食物网：,4.生态金字塔,1）通过各食物链各营养级的能量是逐渐减少的 上一营养级生物大部分自然死亡 同化率100% 各营养级要维持自身的生命活动,2）概念,用以反映食物链各营养级之间生物个体数量、生物量和能量比例关系的图解模型,能量,能量 流失,3）生态金字塔类型,数量金字塔：描述的是某一时刻生态系统中各营养级的个体数量，可用(个数/1000m2)表示 生物量金字塔：描述的是某一时刻生态系统中各营养级生物的重量关系，用g/m2表示。 能量金字塔：指一段时间内生态系统中各营养级所同化的能量。J/（m2 .年）,实例 “苜蓿牛男孩”生态金字塔,数量金字塔 生物量金字塔 能量金字塔,图：能量流动特征,4）能量流动的基本特点,能量的流动是单向、不可逆的。 能量在沿食物链传递过程中，是逐级递减的。 生物体对能量的利用率非常低。,小结,食物链、营养级、生态金字塔是生态系统的营养结构特征。,第三节 生态系统的物质循环,一、概念：指生态系统中构成生命有机体的物质元素以及构成非生命的物质元素的传递和转化的动态过程。 包括生物个体层次上、生态系统内部的和生态系统之间的物质循环,物质循环流程图,环境,生产者,分解者,消费者,二、能量流动与物质循环的区别与联系,区别：物质周而复始循环，能量单向流动 联系：能量储藏在物质的分子键中 二者都沿着食物链进行,图例：,三、物质循环的种类,水循环,C循环,氮循环,四、物质循环的特点：,物质不灭，循环往复 物质循环与能量流动不可分割，相辅相成 物质循环的生物富集,第四节 信息传递,一、概念：指生态系统中各生物成分之间及生物成分与非生物环境之间的信息交流与反馈过程。,二、特点,生态系统的基本功能之一，在传递的过程中伴随着物质和能量的消耗 双向的使生态系统产生自动调节机制,三、信息的类型,1.物理信息 光信息 声信息 电信息 磁信息 2.化学信息 3.行为信息 4.营养信息,四、植物间的信息传递,阳光与植物间的信息联系: 开花、休眠、运动 植物间的化学信息传递：化感作用 植物与微生物间的信息传递 植物与动物之间的信息传递,第五节 生态平衡概述,一、生态平衡 1、概念：生态平衡是指在一定时间和相对稳定的条件下，生态系统内各个部分的结构与功能均处于相互适应与协调的动态平衡 原因：生态系统具有内部的自我调控能力。 自我调控主要通过反馈来实现的,2、反馈（feedback）,某一成分发生变化时，会引起其它成分出现一系列的相应变化，这种变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分。,两种类型：负反馈和正反馈,（1）负反馈,作用：通过自身的功能以减缓系统的内在压力从而维持生态系统的平衡,结果：抑制和减弱最初发生变化的成分所发生的变化。,兔子种群与植物种群之间的负反馈,植物减少,两个负反馈之间 的相互关系,（2）正反馈,作用：某一成分的变化所引起的一系列变化，加速最初发生变化的成分所发生的变化,结果：生态系统远离平衡状态,总的来说：,资源和空间等充足时，正反馈则表现明显； 资源和空间等紧张时，负反馈则发挥主要作用,生态系统达动态平衡时，正反馈和负反馈常交替出现。,二、生态平衡失调,当外来干扰超过生态系统的自我调节能力，不能恢复原初状态，称为生态平衡失调或生态平衡破坏。,2.生态平衡失调的表现：,营养结构破坏，食物链关系消失，金字塔营养级紊乱。 有机体数目急剧下降 发生逆行演替 功能失调 生物量下降，生产力衰退。,3、原因,人类对自然资源不合理的开发利用 人类造成的环境污染,人口问题,生态系统 的破坏,乱 伐,乱 伐,森林火灾,水污染对人体造成的伤害,酸雨在毁灭森林！,大气污染严重,三、生态危机,概念： 人类盲目活动而导致局部地区甚至整个生物圈结构与功能失衡，从而威胁到人类的生存。,