第7章-生態(tài)系統(tǒng)

第七章生態(tài)系統(tǒng)概述

§1生態(tài)系統(tǒng)基本概念

§2生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)

§3生態(tài)系統(tǒng)的功能

§4生態(tài)平衡§1生態(tài)系統(tǒng)基本概念

1.生態(tài)系統(tǒng)的概念及其特征(1)概念生態(tài)系統(tǒng)：生物成分+非生物成分，物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)，生物群落+環(huán)境，生態(tài)學(xué)功能單位。類型：自然生態(tài)系統(tǒng)人工生態(tài)系統(tǒng)

(2)特征生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部具有一定的自我調(diào)節(jié)能力。具有能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞等功能。動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。開放系統(tǒng)。2.生態(tài)系統(tǒng)的組成成分、結(jié)構(gòu)和分類無機(jī)物有機(jī)化合物氣候因素②生產(chǎn)者③消費(fèi)者④分解者

(還原者)六大組成成分（四大基本成分）②生產(chǎn)者：綠色植物，光合細(xì)菌。③消費(fèi)者：異養(yǎng)生物，植食動(dòng)物（一級(jí)）、肉食動(dòng)物（二～四級(jí)）、雜食動(dòng)物和寄生動(dòng)物等。④分解者：異養(yǎng)生物，包括細(xì)菌、真菌、放線菌和動(dòng)物等。①非生物成分生物成分(生物群落)三大功能群一個(gè)食物鏈的例子“螳螂捕蟬，黃雀在后”螳螂捕蟬，黃雀在后！哈！哈！植物汁液蟬(初級(jí)消費(fèi)者)螳螂(二級(jí)消費(fèi)者)黃雀(三級(jí)消費(fèi)者)鷹(四級(jí)消費(fèi)者)(頂極食肉動(dòng)物)§2

生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)1.食物鏈和食物網(wǎng)食物鏈：植物固定能量，取食和被取食關(guān)系，傳遞。由4～５個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成的食物網(wǎng)★：食物網(wǎng)越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)就越穩(wěn)定。2.營(yíng)養(yǎng)級(jí)一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)就是指處于食物鏈某一環(huán)節(jié)的所有生物種的總和。在生態(tài)系統(tǒng)中，食物鏈上的營(yíng)養(yǎng)級(jí)一般不會(huì)超過五級(jí)，多數(shù)為三、四級(jí)。

生態(tài)錐體(生態(tài)金字塔)生態(tài)錐體（ecologicalpyramid）:能量通過營(yíng)養(yǎng)級(jí)逐級(jí)減少，如果把通過各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能流量由低到高用圖型表示，就成為一個(gè)金字塔形，稱能量錐體或能量金字塔。同樣如果以生物量或個(gè)體數(shù)目來表示，可能得到生物量錐體（pyramidofenergy）和數(shù)量錐體（pyramidofnumber）。三類錐體合稱為生態(tài)錐體。a生物量錐體(gDW·m-2)b能量錐體(kcal·m-2·a-1)c數(shù)量錐體(個(gè)體·ha-1)1212§3生態(tài)系統(tǒng)的功能

能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞、物質(zhì)生產(chǎn)?；竟δ埽耗芰苛鲃?dòng)和物質(zhì)循環(huán)。能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)比較示意圖能量流動(dòng)是單方向的。物質(zhì)的流動(dòng)是循環(huán)式的?？諝馑疅o機(jī)鹽空氣水無機(jī)鹽空氣水無機(jī)鹽空氣水無機(jī)鹽生產(chǎn)者第2級(jí)食肉動(dòng)物

植食動(dòng)物

食肉動(dòng)物熱熱熱熱熱

分解者1.能量流動(dòng)

能流分析生態(tài)效率用于表示兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間能量轉(zhuǎn)化效率的指標(biāo)：利用效率＝攝取能量/前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的凈生產(chǎn)量同化效率＝同化能量/吸收能量生態(tài)效率＝凈生產(chǎn)量/前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的凈生產(chǎn)量

美國(guó)明尼達(dá)州塞達(dá)波格湖的能流分析

能量單位：cal·cm-2·

a–1

。呼吸29.3+未利用78.2+分解3.5＝總初級(jí)生產(chǎn)量111.0，能量守恒總初級(jí)生產(chǎn)量111.0植食動(dòng)物15.0肉食動(dòng)物3.0分解3.0分解0.5分解微量呼吸23.0呼吸4.5呼吸1.8未利用70.0太陽(yáng)能118872未利用7.0未利用1.2未吸收的能118761生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)規(guī)律生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)中能量的傳遞、轉(zhuǎn)換遵循熱力學(xué)的兩條定律：第一定律：能量守恒定律。第二定律：任何形式的能（除了熱）轉(zhuǎn)化到另一種形式能的自發(fā)轉(zhuǎn)換中，不可能100％被利用，總有一些能量作為熱的形式被耗散出去。能流在生態(tài)系統(tǒng)中是變化著的；能流是單向流；能量在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的過程，就是能量不斷遞減的過程；能量在流動(dòng)過程中，質(zhì)量逐漸提高。2.生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)

(1)概念：植物，吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)入生命系統(tǒng)，被其他生物重復(fù)利用，最后歸還于環(huán)境中。三個(gè)不同層次：生物個(gè)體生態(tài)系統(tǒng)層次：生態(tài)系統(tǒng)中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)生物圈層次：為生物地球化學(xué)循環(huán)，可分為水循環(huán)、氣體型循環(huán)和沉積型循環(huán)。碳循環(huán)(carboncycle)化泥碳煤大氣中CO2CO2碳化作用石油水生植物光合作用腐爛燃料呼吸作用光合作用腐爛擴(kuò)散

有毒有害物質(zhì)的循環(huán)有毒有害的物質(zhì)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，通過食物鏈富集或被分解。有毒有害物質(zhì)的種類與數(shù)量逐漸增多，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的影響越來越大。大多數(shù)有毒物質(zhì)，尤其是人工合成的大分子有機(jī)化合物和重金屬元素，在生物體內(nèi)具有濃縮現(xiàn)象，代謝過程中不能被排除，長(zhǎng)期停留在生物體內(nèi)，造成有機(jī)體中毒、死亡。3.生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞信息傳遞：信息流動(dòng)與反饋過程。信息類型物理信息：鳥鳴、蜜蜂和蝴蝶的飛舞；化學(xué)信息：動(dòng)物激素和植物次生代謝物質(zhì)；行為信息：信息傳遞往往是雙向的。4.生物生產(chǎn)

包括初級(jí)生產(chǎn)和次級(jí)生產(chǎn)兩個(gè)過程。初級(jí)生產(chǎn)(primaryproduction)：生產(chǎn)者（主要是綠色植物）通過光合作用，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的過程，又稱為第一性生產(chǎn)。次級(jí)生產(chǎn)或第二性生產(chǎn)(secondaryproduction)：消費(fèi)者和分解者利用初級(jí)生產(chǎn)所制造的物質(zhì)和能量進(jìn)行新陳代謝，經(jīng)過同化作用轉(zhuǎn)化成自身物質(zhì)和能量的過程。次級(jí)生產(chǎn)的基本特點(diǎn)次級(jí)生產(chǎn)過程模型食物資源未采食拒食未食糞便(Fu)呼吸(R)分解被采食可利用食用(C)同化(A)動(dòng)物產(chǎn)品產(chǎn)生能量(P)潛在能量保持能量損失能量ⅠⅡⅢⅣⅤⅥC=A+FuA=P+RC=P+Fu+RP=C-Fu-R5.生態(tài)平衡生態(tài)平衡：穩(wěn)定狀態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定，能量輸入與輸出上的穩(wěn)定。自然生態(tài)系統(tǒng)的演替總是向著物種多樣化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化和功能完善化方向發(fā)展，達(dá)到成熟的穩(wěn)定狀態(tài)。★

生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性抵抗力：恢復(fù)力：維持生態(tài)平衡的兩個(gè)重要途徑。一般生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育越成熟，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，物種多樣性越大，抵抗干擾的能力就越強(qiáng)。生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力和恢復(fù)力是有限度的。自我調(diào)節(jié)存在一個(gè)閾值。當(dāng)外來干擾因素超過閾值時(shí)，引起生態(tài)失調(diào)。生態(tài)平衡的調(diào)節(jié)機(jī)制負(fù)反饋生態(tài)冗余(Redundancy)：替代作用。