728生態(tài)學(xué)電子浙里課件第6章

1、第六章 生態(tài)系統(tǒng)概述第一節(jié) 系統(tǒng)第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)第一節(jié) 系統(tǒng)一、什么是系統(tǒng)二、系統(tǒng)的基本特點(diǎn)三、系統(tǒng)的研究途徑一、什么是系統(tǒng)系統(tǒng)(system):是由相互作用和相互依賴(lài)的若干組成部分結(jié)合而成的具有特定功能的有機(jī)整體。系統(tǒng)的構(gòu)成，須具備三個(gè)條件:有兩個(gè)以上的組份;組份間有聯(lián)系；以整體方式共同完成功能。 二、系統(tǒng)的基本特性 (一）系統(tǒng)組分的整體性1、系統(tǒng)無(wú)論大小都有一定的邊界 系統(tǒng)的邊界，可能是自然形成的，也可以是人為劃定的。例如，一只貓皮毛就構(gòu)成貓這個(gè)生物個(gè)體的自然邊界；一個(gè)農(nóng)場(chǎng)的邊界則往往是人為劃定的。 2、系統(tǒng)的垂直分離特征 系統(tǒng)各組分本身又可以自成系統(tǒng)，稱(chēng)為子系統(tǒng)（subsystem），或

2、亞系統(tǒng)，而系統(tǒng)本身又是一個(gè)更大系統(tǒng)的組分，亦即系統(tǒng)具有層次性。自然界和人類(lèi)社會(huì)系統(tǒng)普遍存在著這種大系統(tǒng)套小系統(tǒng)的層次現(xiàn)象，如從生物大分子到細(xì)胞器、細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)，是一個(gè)典型的自然系統(tǒng)層次；這種大系統(tǒng)套小系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)特征成為系統(tǒng)的垂直分離特征.。 生物大分子(DNA)| 細(xì)胞(cell)| 組織(organ)| 個(gè)體(individual)| 種群(population)| 群落(community)| 生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)| 生物圈(biosphere)3、系統(tǒng)的水平分離特征 系統(tǒng)由多個(gè)組分組成，系統(tǒng)可分為多個(gè)組分的結(jié)構(gòu)特征稱(chēng)為系統(tǒng)的水平分離特征。 （

3、二）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有序性1、系統(tǒng)的各個(gè)組分都有一定量比關(guān)系 例如，一群蜂蝗出現(xiàn)兩個(gè)蜂后必然產(chǎn)生分群；基因由一定的核苷酸組成，四種核苷酸的組成發(fā)生變化，基因的功能就完全不同。2、系統(tǒng)內(nèi)各組分通過(guò)各種聯(lián)系相互作用、相互約束、相互牽制，一個(gè)組分的變化會(huì)導(dǎo)致其他組分的變化，甚至整個(gè)系統(tǒng)的變化。3、系統(tǒng)各組分分工合作，共同完成系統(tǒng)功能。（三）系統(tǒng)的整體性 系統(tǒng)的整體功能不等于它各組分功能的簡(jiǎn)單相加，而是大于各組分之和 。系統(tǒng)內(nèi)任一組份產(chǎn)生變化，最終影響到系統(tǒng)的其他組分，使系統(tǒng)的整體產(chǎn)生相應(yīng)的變化 . （四）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的控性 結(jié)構(gòu)決定功能，通過(guò)調(diào)控結(jié)構(gòu)可以調(diào)控功能。 三、系統(tǒng)的研究途徑1、黑箱法(Blac

4、k box approach):Input output結(jié)構(gòu)與過(guò)程均不清楚或不必弄清楚2、白箱法(Black box approach)：結(jié)構(gòu)與過(guò)程均清楚或需要弄清楚inputoutput第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)一、什么是生態(tài)系統(tǒng)？二、生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)三、生態(tài)系統(tǒng)的組分四、生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)五、關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)程與功能一、什么是生態(tài)系統(tǒng)？生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)：即生物群落與其生存環(huán)境之間，以及生物種群之間密切聯(lián)系相互作用，通過(guò)物質(zhì)交換能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞，成為占據(jù)一定空間、具有一定結(jié)構(gòu)、執(zhí)行一定功能的動(dòng)態(tài)平衡體系，稱(chēng)為生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)。 生態(tài)系統(tǒng)的核心是生物群落 。二、生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)

5、 生態(tài)系統(tǒng)區(qū)別于一般系統(tǒng)的共性之外，還具有不同于一般系統(tǒng)的個(gè)性，主要表現(xiàn)在：1、在組成成分方面：不僅包括各種無(wú)生命的物理、化學(xué)成分，還包括有生命的生物成分，生物群落是生態(tài)系統(tǒng)的核心。2、特定空間：生態(tài)系統(tǒng)通常與特定的空間相聯(lián)系，因而都有具有一定的地區(qū)特點(diǎn)和空間結(jié)構(gòu)。 3、時(shí)間特性：生物具有生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖和死亡的特性，生態(tài)系統(tǒng)也表現(xiàn)出明顯的時(shí)間特征，具有從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從低級(jí)到高級(jí)的演變發(fā)展規(guī)律。 4、開(kāi)放系統(tǒng)：各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)都是程度不同的開(kāi)放系統(tǒng)，不斷地從外界輸入能量和物質(zhì)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換變?yōu)檩敵?，從而維持系統(tǒng)的有序狀態(tài)。 5、新陳代謝：生態(tài)系統(tǒng)的代謝活動(dòng)是通過(guò)生產(chǎn)者、大型消費(fèi)者和小型消費(fèi)者這三大功能

6、類(lèi)群參與的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)過(guò)程完成的。 6、動(dòng)態(tài)平衡：系統(tǒng)內(nèi)各生物種內(nèi)、種間以及生物與環(huán)境之間在結(jié)構(gòu)和功能方面具有復(fù)雜的動(dòng)態(tài)平衡特征。三、生態(tài)系統(tǒng)的組分 多種多樣的生物在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要的角色。根據(jù)生物在生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮的作用和地位而劃分為生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者三大功能類(lèi)群。 生產(chǎn)者（producers），又稱(chēng)初級(jí)生產(chǎn)者（primary producers），指自養(yǎng)生物，主要指綠色植物，也包括一些化能合成細(xì)菌。消費(fèi)者（macro-consumers），指以初級(jí)生產(chǎn)的產(chǎn)物為食物的大型異養(yǎng)生物，主要是動(dòng)物。分解者（composers），指利用動(dòng)植物殘?bào)w及其它有機(jī)物為食的小型異養(yǎng)生物，主要有真菌

7、、細(xì)菌、放線(xiàn)菌等微生物。小型消費(fèi)者使構(gòu)成有機(jī)成分的元素和貯備的能量通過(guò)分解作用又釋放到無(wú)機(jī)環(huán)境中去。廢棄物廢棄物無(wú)機(jī)元素生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者 功能類(lèi)群之間的關(guān)系生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)（一）生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈(Food chain)1、什么是食物鏈？ 生態(tài)系統(tǒng)中貯存與有機(jī)物中的化學(xué)能，通過(guò)一系列的吃與被吃的關(guān)系，把生物與生物緊密地聯(lián)系起來(lái)，這種生物成員之間以食物營(yíng)養(yǎng)關(guān)系彼此聯(lián)系起來(lái)的序列，稱(chēng)為食物鏈 (Food chain)。 食物鏈中每一個(gè)生物成員稱(chēng)為營(yíng)養(yǎng)級(jí)（trophic level）。2、食物鏈的類(lèi)型按照生物與生物之間的關(guān)系可將食物鏈分成三種類(lèi)型捕食食物鏈（grazing food chain）：

8、指一種活的生物取食另一種活的生物所構(gòu)成的食物鏈。捕食食物鏈都以生產(chǎn)者為食物鏈的起點(diǎn)。如植物 植食性動(dòng)物 肉食性動(dòng)物。這種食物鏈既存在于水域，也存在于陸地環(huán)境。如草原上的青草 野兔 狐貍 狼；在湖泊中，藻類(lèi) 甲殼 小魚(yú) 大魚(yú)。碎食食物鏈（detritus food chain）：指以碎食（植物的枯枝落葉等）為食物鏈的起點(diǎn)的食物鏈。碎食被別的生物所利用，分解成碎屑，然后再為多種動(dòng)物所食構(gòu)成。其構(gòu)成方式：碎食物 碎食物消費(fèi)者 小型肉食性動(dòng)物 大型肉食性動(dòng)物。在森林中，有90%的凈生產(chǎn)是以食物碎食方式被消耗的。寄生性食物鏈（parasite food chain）：由宿主和寄生物構(gòu)成。它以大型動(dòng)物為食

9、物鏈的起點(diǎn)，繼之以小型動(dòng)物、微型動(dòng)物、細(xì)菌和病毒。后者與前者是寄生性關(guān)系。如哺乳動(dòng)物或鳥(niǎo)類(lèi) 跳蚤 原生動(dòng)物 細(xì)菌 病毒。3、生態(tài)系統(tǒng)中各類(lèi)食物鏈具有以下特點(diǎn)：在同一個(gè)食物鏈中，常包含有食性和其它生活習(xí)性極不相同的多種生物。在同一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，可能有多條食物鏈，它們的長(zhǎng)短不同，營(yíng)養(yǎng)級(jí)數(shù)目不等，自然生態(tài)系統(tǒng)中營(yíng)養(yǎng)級(jí)的數(shù)目是有限的（5)。在人工生態(tài)系統(tǒng)中，食物鏈的長(zhǎng)度可以人為調(diào)節(jié)。在不同的生態(tài)系統(tǒng)中，各類(lèi)食物鏈的比重不同。在任一生態(tài)系統(tǒng)，各類(lèi)食物鏈總是協(xié)同起作用.4、食物鏈長(zhǎng)度*關(guān)于食物鏈的長(zhǎng)度食物鏈的長(zhǎng)度分析（Pimm,1986; Cohen 1982）營(yíng)養(yǎng)級(jí) 1 2 3 4 5 6 Total

10、Ref.頻率 1 45 37 22 5 3 113 Cohen 7 2 103 Pimm 1986關(guān)于食物鏈長(zhǎng)度假說(shuō)*1）能量流動(dòng)假說(shuō) 2）個(gè)體的大小假說(shuō)3）最適捕食假說(shuō)4）動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性假說(shuō) （二）食物網(wǎng)（Food web）食物網(wǎng)（Food web）：生態(tài)系統(tǒng)中多條食物鏈相聯(lián)，構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)即為食物網(wǎng)。食物網(wǎng)不僅維持著生態(tài)系統(tǒng)的相對(duì)平衡，并推動(dòng)著生物的進(jìn)化，成為自然界發(fā)展演變的動(dòng)力。這種以營(yíng)養(yǎng)為紐帶，把生物與環(huán)境、生物與生物緊密聯(lián)系起來(lái)的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)。關(guān)于食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)*食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 根據(jù)物種在食物網(wǎng)所處的位置，可分為三種基本類(lèi)型：1）頂位種(top species):在食物網(wǎng)中

11、不被任何物種捕食的物種。sink2）中位種（intermediate species）: 在食物網(wǎng)中既是捕食者又是被捕食者的物種。3）基位種（basal species）:不取食任何物種的物種。 source食物網(wǎng)中，物種的聯(lián)系（鏈節(jié)，link）具有方向性， 可分為四種基本類(lèi)型：1）基位-中位鏈2）基位-頂位鏈3）中位-中位鏈4）中位-頂位鏈?zhǔn)澄锞W(wǎng)的規(guī)律1）頂位種、中位種、基位種的數(shù)量比例穩(wěn)定，比例為：0.2853：0.5251：0.1896。2）捕食者和被捕食者的比例相當(dāng)穩(wěn)定，比例為：4：3。3）各類(lèi)型鏈節(jié)的平均數(shù)大體與食物網(wǎng)內(nèi)鏈節(jié)總數(shù)成正比。分別是0.274, 0.077, 0.301, 0.3