+生態(tài)系統(tǒng)課件

第五章、什么是生態(tài)系統(tǒng)？

一、生態(tài)系統(tǒng)的基本概念二、生態(tài)系統(tǒng)的組成與結構三、食物鏈和食物網(wǎng)四、營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔五、生態(tài)效率六、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調節(jié)和生態(tài)平衡一、生態(tài)系統(tǒng)的基本概念英國生態(tài)學家A.G．Tansley生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)：就是在一定空間中共同棲居著的所有生物(即生物群落)與其環(huán)境之間由于不斷地進行物質循環(huán)和能量流動過程而形成的統(tǒng)一整體。微生物系統(tǒng)——生物圈構成系統(tǒng)至少要有3個條件：1、系統(tǒng)是由許多成分組成的；2、各成分間不是孤立的．而是彼此互相聯(lián)系、互相作用的；3、系統(tǒng)具有獨立的、特定的功能。一、非生物環(huán)境非生物環(huán)境包括參加物質循環(huán)的無機元素和化合物(如C、N、C02、02、Ca、P、K)、聯(lián)系生物和非生物成分的有機物質(如蛋白質、糖類、脂類和腐殖質等)和氣候或其他物理條件(如溫度、壓力)。二、生產者生產者：能以簡單的無機物制造食物的自養(yǎng)生物有根植物漂浮植物藻類三、消費者消費者：是針對生產者而言，它們不能從無機物質制造有機物質，而是直接或間接依賴于生產者所制造的有機物質，屬于異養(yǎng)生物食草動物食肉動物大型食肉動物或頂極食肉動物四、分解者分解者是異養(yǎng)生物，其作用是把動植物殘體的復雜有機物分解為生產者能重新利用的簡單化合物，并釋放出能量，其作用正與生產者相反池塘中：細菌和真菌；

蟹、軟體動物和蠕蟲等無脊椎動物草地中：細菌和真菌，蚯蚓、螨等無脊椎動物三、食物鏈和食物網(wǎng)生產者所固定的能量和物質，通過一系列取食和被食的關系在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞，各種生物按其食物關系排列的鏈狀順序稱為食物鏈(foodchain)。研究證明DDT在水中濃度為5.0x10-11，浮游植物4.0x10-8，蛤中4.2x10-7．到銀鷗達75.5x10-6，擴大了百萬倍．這個作用稱為生物擴大作用四、營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔營養(yǎng)級：是指處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物種的總和。由于能流在通過各營養(yǎng)級時會急劇地減少，所以食物鏈就不可能太長、生態(tài)系統(tǒng)中的營養(yǎng)級一般只有四、五級．很少有超過六級的。100,000UnitsofEnergy1,000from10100

生態(tài)系統(tǒng)中的能流是單向的，通過各個營養(yǎng)級的能量是逐級減少的，原因是：1、各營養(yǎng)級消費者不可能百分之百地利用前一營養(yǎng)級的生物量，總有一部分會自然死亡和被分解者所利用；2、各營養(yǎng)級的同化率也不是百分之百，總有一部分變成排泄物而留于環(huán)境中，被分解生物所利用；3、各營養(yǎng)級生物要維持自身的生命活動，總要消耗一部分能量，這部分能量變成熱能而耗散掉。五、生態(tài)效率生態(tài)效率：是指各種能流參數(shù)中的任何一個參數(shù)在營養(yǎng)級之間或營養(yǎng)級內部的比值，常以百分數(shù)表示。生長效率通常植物的生長效率大于動物，大型動物的生長效率小于小型動物的．年老動物的生長效率小于幼年的，變溫動物的大于恒溫動物的，通常生物的組織生長效率高于其生態(tài)生長效率。營養(yǎng)級位之間的生態(tài)效率消費效率（或利用效率）林德曼效率相當于同化效率、生長效率和消費效率的乘積；但也有學者把營養(yǎng)級間的同化能量之比值視為林德曼效率。六、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調節(jié)和生態(tài)平衡1、反饋調節(jié)反饋：就是系統(tǒng)的輸出變成了決定系統(tǒng)未來功能的輸入。一個系統(tǒng)，如果其狀態(tài)能夠決定輸入，就說明它有反饋機制的存在。開放系統(tǒng)如果具有調節(jié)其功能的反饋機制(feedbackmechanism)，該系統(tǒng)就成為控制系統(tǒng)2、生態(tài)平衡生態(tài)平衡：是指生態(tài)系統(tǒng)通過發(fā)育和調節(jié)所達到的一種穩(wěn)定狀況，它包括結構上的穩(wěn)定、功能上的穩(wěn)定和能量輸入、輸出上的穩(wěn)定。由于生態(tài)系統(tǒng)具有負反饋的自我調節(jié)機制，所以在通常情況下，生態(tài)系統(tǒng)會保持自身的生態(tài)平衡。生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)功能是有一定限度的。當外來干擾因素(如火山爆發(fā)、地震、泥石流、雷擊火燒、人類修建大型工程、排放有毒物質、噴灑大量農藥、人為引人或消滅某些生物等)超過一定限度的時候，生態(tài)系統(tǒng)自我調節(jié)功能本身就會受到損害，從而引起生態(tài)失調，甚至導致發(fā)生生態(tài)危機。思考題1、生態(tài)系統(tǒng)有哪些組成成分，闡述它們各自在生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)和能量流動中的功能定位？2、說明攝取量、同化量、呼吸量、生產量之間的關系？生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動一、生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產二、生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產三、生態(tài)系統(tǒng)中的分解四、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動五、異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的能流分析六、生態(tài)系統(tǒng)能流模型七、生態(tài)系統(tǒng)中的信息及其傳遞一、生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產初級生產量(第一性生產)：植物所固定的太陽能或所制造的有機物質。

GP=NP+R生產量與生物量：

生產量含有速率的概念，指單位時間單位面積上的有機物質生產量，單位是J／m2.a，生物量是指在某一定時刻調查時單位面積上積存的有機物質．單位是干重g／m2或J／m2

在陸地上，熱帶雨林是生產量最高的，平均2200g／(m2.a),由熱帶雨林向溫帶常綠林、落葉林、北方針葉林、稀樹草原、溫帶草原、寒漠和荒漠依次減少。沼澤和某些作物栽培地是屬于高生產量的初級生產的生產效率初級生產量的限制因素（一）陸地生態(tài)系統(tǒng)初級生產量的限制因素（二）水域生態(tài)系統(tǒng)初級生產量的測定方法收獲量測定法氧氣測定法CO2測定法放射性標記物測定法葉綠素測定法二、生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產1、次級生產的一般生產過程：2、次級生產量的測定某一動物種群的能量收支：

P=C–FU–R

P——凈次級生產量C——動物從外界攝食的能量FU——糞、尿能量R——呼吸能量80.7%respiration17.7%excretion1.6%growthandreproductionEnergyderivedfromplants3、次級生產生態(tài)效率研究表明： 1）、植物種群增長率高、世代短、更新快，其被利用的百分比就較高；2）、草本植物的支持組織比木本植物的少，能提供更多的凈初級生產量為食草動物所利用；3）、小型的浮游植物酌消費者(浮游動物)密度很大．利用凈初級生產量比例最高。三、生態(tài)系統(tǒng)中的分解1、分解過程的性質2、分解者3、資源質量與分解作用的關系4、理化環(huán)境對分解作用的影響分解實際上是一個很復雜的過程，是碎裂、異化和淋溶三個過程的綜合。由于物理的和生物的作用，把尸體分解為顆粒狀的碎屑稱為碎裂。有機物質在酶的作用下分解，從聚合體變成單體，例如由纖維素變成葡萄糖，進而成為礦物成分，稱為異化。淋溶則是可溶性物質被水所淋洗出，是一種純物理過程。在尸體分解中、這三個過程是交叉進行、相互影響的。四、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動1、研究能量傳遞規(guī)律的熱力學定律2、食物鏈層次上的能流分析3、實驗種群層次上的能流分析4、生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析熱力學定律第一定律：在自然界發(fā)生的所有現(xiàn)象中，能量既不能消失也不能憑空產生，它只能以嚴格的當量比例由一種形式轉變?yōu)榱硪环N形式。第二定律：在封閉系統(tǒng)中，一切過程都伴隨著能量的改變，在能量的傳遞和轉化過程中，除了一部分可以繼續(xù)傳遞和作功的能量(自由能)外，總有一部分不能繼續(xù)傳遞和作功，而以熱的形式消散。2、食物鏈層次上的能流分析3、實驗種群層次上的能流分析4、生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析七、生態(tài)系統(tǒng)中的信息及其傳遞生態(tài)系統(tǒng)中所包含的信息：物理信息化學信息行為信息營養(yǎng)信息1、物理信息生態(tài)系統(tǒng)中以物理過程為傳遞形式的信息稱為物理信息。光信息聲信息電信息磁信息2、化學信息動物與植物間的化學信息動物之間的化學信息植物之間的化學信息生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)一、物質循環(huán)的一般特點二、水循環(huán)三、氣體型循環(huán)四、沉積型循環(huán)五、有毒有害物質循環(huán)

物質循環(huán)：

生態(tài)系統(tǒng)從大氣、水體和土壤等環(huán)境中獲得營養(yǎng)物質，通過緣色植物吸收，進入生態(tài)森統(tǒng)，被其他生物重復利用，最后，再歸還于環(huán)境中的過程稱為物質循環(huán),又稱生物地球化學循環(huán)。一、物質循環(huán)的一般特點庫：是由存在于生態(tài)系統(tǒng)某些生物或非生物成分中一定數(shù)量的某種化合物所構成的。對于某一種元素而言，存在一個或多個主要的蓄庫。影響物質循環(huán)速率因素：1、循環(huán)元素的性質：即循環(huán)速率由循環(huán)元素的化學特性和被生物有機體利用的方式不同所致；2、生物的生長速率：這一因素影響著生物對物質的吸收速度和物質在食物鏈中的運動進度；3、有機物分解的速率：適宜的環(huán)境有利于分解者的生存，并使有機體很快分解，迅速將生物體內的物質釋放出來，重新進入循環(huán)。物質循環(huán)類型水循環(huán)氣體型循環(huán)沉積型循環(huán)水循環(huán)水循環(huán)氣體型循環(huán)

特點：1、以大氣和海洋為主要儲存庫，循環(huán)與大氣和海洋密切相聯(lián)，具有明顯全球性，循環(huán)性能最為完善。2、屬于氣體型循環(huán)的物質，其分子或某些化合物常以氣體的形式參與循環(huán)過程。3、氣體循環(huán)速度比較快，物質來源充沛，不會枯竭如：氧、二氧化碳、氯、氯、滇、氟等。碳循環(huán)氮循環(huán)碳循環(huán)碳的主要循環(huán)形式是從大氣的二氯化碳蓄庫開始，經過生產者的光合作用，把碳固定，生成糖類，然后經過消費者和分解者，在呼吸和殘體腐敗分解后，再回到大氣蓄庫中。全球碳庫26ｘ1015噸碳的存在形式1、以碳酸鹽形式存在于巖石圈2、貯存在化石燃料中3、以二氧化碳形式存在于水圈和大氣圈大氣圈中二氧化碳濃度晝夜與季節(jié)變化CO2,CH4氮循環(huán)氮主要存在于大氣，氮氣是一種惰性氣體，植物不能夠直接利用。硝酸鹽和亞硝酸鹽沉積型循環(huán)特點：1、主要蓄庫與巖石、土壤和水相聯(lián)系。2、沉積型循環(huán)速度比較慢，周期長。3、沉積型循環(huán)物質的主要儲庫在土壤、沉積物和巖石中，而無氣體狀態(tài)．沉積型循環(huán)的物質有：磷、硫、鈣、鉀、鈉、鎂、錳、鐵、銅、硅等，磷循環(huán)硫循環(huán)磷循環(huán)硫循環(huán)有毒有害物質循環(huán)1、無機化合物2、有機化合物3、重金屬思考題1、氣體型循環(huán)和沉積型循環(huán)物質在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)中有哪些異同？2、與一般營養(yǎng)物質相比較，有毒物質在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)有哪些特點？陸地生態(tài)系統(tǒng)一、陸地生態(tài)系統(tǒng)的特征二、森林生態(tài)系統(tǒng)三、草地生態(tài)系統(tǒng)四、荒漠生態(tài)系統(tǒng)一、陸地生態(tài)系統(tǒng)的特征1、影響陸地生態(tài)系統(tǒng)分布的因素起主導作用的因素是水陸分布和各地太陽高度角的差異所導致的太陽輻射量的多少及其季節(jié)分配，以及與此相聯(lián)系的水熱狀況。緯度經度海拔一、陸地生態(tài)系統(tǒng)的特征2、陸地生態(tài)系統(tǒng)的水平分配格局緯度地帶性3、陸地生態(tài)系統(tǒng)的垂直分配格局山地垂直帶譜二、森林生態(tài)系統(tǒng)世界林地面積從6Χ109hm2下降到1985年的4Χ109hm2，占陸地總面積的45.8%降低到31.7%森林的主要類型：1、熱帶雨林2、常綠闊葉林3、落葉闊葉林4、北方針葉林1、熱帶雨林環(huán)境條件：熱帶雨林分布區(qū)域終年高溫多雨，年平均氣溫26℃以上，年降水2500—4500mm，全年均勻分布，無明顯旱季。土壤養(yǎng)分貧瘠雨林所需的營養(yǎng)成分，幾乎全部貯備于植物量中，植物死去后，很快礦質化，并直接被根系吸收，形成一個幾乎封閉的循環(huán)系統(tǒng)。1、熱帶雨林熱帶雨林特點：種類組成極為豐富群落結構復雜喬木特殊構造無明顯季相交替2、常綠闊葉林

常綠闊葉林分布區(qū)夏季炎熱多雨、冬季少雨而寒冷，春秋溫和，四季分明，年平均氣溫16一18℃，最熱月平均24—27℃，最冷月平均3—8℃，冬季有霜凍，年降水1000—1500mm是亞熱帶大陸東岸濕潤季風氣候下的產物，主要分布于歐亞大陸東岸北緯22。一40。之間。此外，我國常綠闊葉林是地球上面積最大(人類開發(fā)前約2.5x106km2)、發(fā)育最好的一片。

3、落葉闊葉林

落葉闊葉林又稱夏綠林，分布于中緯度濕潤地區(qū)。年平均氣溫8一14℃，一月平均氣溫多在0℃之下(-3一-22℃)、7月平均氣溫24—28℃，年降水量500一1000mm。由于生長區(qū)冬季寒冷，樹木僅在暖季生長，入冬前樹木葉子枯死并脫落。這類森林主要分布于北美中東部、歐洲及我國溫帶沿海地區(qū)。4、北方針葉林

北方針葉林地區(qū)處于寒溫帶，年平均氣溫多在0℃之下，夏季最長一個月，最熱月平均15—22℃，冬季長達9個月之上，最冷月平均-2l一-38℃，年降水量400一500mm，集中于夏季。北方針葉林分布在北半球高緯度地區(qū)，面積約1.2x107km2，僅次于熱帶雨林，由于這里氣候寒冷，土壤有水凍層，不適于耕作，所以自然面貌保存較好。

三、草地生態(tài)系統(tǒng)1、草原生態(tài)系統(tǒng)草原是內陸干旱到半濕潤氣候條件的產物，以耐旱的多年生禾草占優(yōu)勢，世界草原面積為2.4x107km2，為陸地總面積的1/62、草甸生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)在不同生物氣候地帶的河漫灘等低濕地和林間空地由喜濕潤的中生草本植物組成草原生態(tài)系統(tǒng)溫帶草原：寒溫草原帶、中溫草原帶、暖溫草原帶熱帶草原（稀樹草原）：分布在熱帶和亞熱帶，一年中存在一到兩個干旱期，加上頻繁的野火，限制了森林的發(fā)育。四、荒漠生態(tài)系統(tǒng)

荒漠是地球上最耐旱的．以超旱生的灌木、半灌木或小半灌木占優(yōu)勢的地上部分不能郁閉的一類生態(tài)系統(tǒng)。主要分布于亞熱帶干旱區(qū)及溫帶干旱地區(qū)。年降水量少于200mm，有些地區(qū)年雨量還不到50mm，甚至終年無雨?；哪鷳B(tài)系統(tǒng)的消費者主要是爬行類、嚙齒類、烏類以及蝗蟲等。第十三章、水域生態(tài)系統(tǒng)1、淡水濕地生態(tài)系統(tǒng)2、濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)3、海洋生態(tài)系統(tǒng)1、淡水濕地生態(tài)系統(tǒng)（1）淡水湖泊生態(tài)系統(tǒng)生境特征