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1、第二章第二章 生态学基础生态学基础本讲稿第一页，共九十一页本章内容本章内容n第一节第一节 生态学及其学科史生态学及其学科史n第二节第二节 生态系统生态系统n第三节第三节 生态系统的功能生态系统的功能n第四节第四节 生态平衡与失调生态平衡与失调n第五节第五节 生态学的一般规律生态学的一般规律n第六节第六节 生态学在环境保护中的应用生态学在环境保护中的应用生态学基础生态学基础本讲稿第二页，共九十一页第一节第一节 生态学及其学科史生态学及其学科史一、生态学萌芽一、生态学萌芽二、生态学的诞生二、生态学的诞生 三、生态学的定义三、生态学的定义 四、生态学发展的四、生态学发展的3个阶段个阶段 五、生态学的
2、发展趋势五、生态学的发展趋势 六、环境生态学六、环境生态学七、现代生态学的三个组成部分七、现代生态学的三个组成部分 生态学基础生态学基础本讲稿第三页，共九十一页一、生态学萌芽n生态学的知识来源于对植物及其生长环境的观察与研究。n古代西方 n生态学的萌芽是在公元前生态学的萌芽是在公元前370285年古年古希腊时期，亚里斯多德希腊时期，亚里斯多德(Aristotle)的学生的学生提奥夫拉斯塔提奥夫拉斯塔(Theophrastus)在随亚历在随亚历山大东征时，从欧洲东部往东到印度的途山大东征时，从欧洲东部往东到印度的途中就注意到各地植物种类分布与气候和土中就注意到各地植物种类分布与气候和土壤的关系。
3、这是西方最早的生态学思想。壤的关系。这是西方最早的生态学思想。生态学基础生态学基础第一节第一节 生态学及其学科史生态学及其学科史本讲稿第四页，共九十一页一、生态学萌芽n中国古代的生态学萌芽（中国古代的生态学萌芽（1）n据史料记载，据史料记载，周礼周礼地管篇地管篇载有载有“以土会之法，以土会之法，辨五地之物生辨五地之物生”，即是，即是什么土壤种什么作物什么土壤种什么作物。北。北魏贾思勰的魏贾思勰的齐民要术齐民要术载有载有“凡栽一切树木，凡栽一切树木，欲记其阴阳，不令转易欲记其阴阳，不令转易”，晋朝嵇含的，晋朝嵇含的南方草南方草木状木状载有载有“柘宜山石、柞宜山阜、楮宜洞谷、柘宜山石、柞宜山阜、楮
4、宜洞谷、柳宜下田、竹宜高平之地柳宜下田、竹宜高平之地”，即柘树宜多石砾山，即柘树宜多石砾山地，栎树宜山地丘陵，杨树宜山涧谷地，柳树宜地，栎树宜山地丘陵，杨树宜山涧谷地，柳树宜低洼湿地，竹类宜高燥平地。这些是我国有关生低洼湿地，竹类宜高燥平地。这些是我国有关生态学最早的描述。态学最早的描述。生态学基础生态学基础第一节第一节 生态学及其学科史生态学及其学科史本讲稿第五页，共九十一页一、生态学萌芽n中国古代的生态学萌芽（中国古代的生态学萌芽（2）n到了明代，我国的生产力有了很大发展，文化科到了明代，我国的生产力有了很大发展，文化科学知识也相应有了更大的进步，李时珍编纂的学知识也相应有了更大的进步，李
5、时珍编纂的本草纲目本草纲目（公元（公元1578年），描述了不同药草年），描述了不同药草的不同的不同生境生境特点。该著作不仅是一本药本，而且特点。该著作不仅是一本药本，而且还是一本植物生态专著的萌芽。还是一本植物生态专著的萌芽。生态学基础生态学基础第一节第一节 生态学及其学科史生态学及其学科史本讲稿第六页，共九十一页二、生态学的诞生二、生态学的诞生n生态学（生态学（Ecology）一词最早是由德国生物）一词最早是由德国生物学家学家海克尔海克尔(E.Haeckel)于于1869年在他所年在他所著著有机体普通形态学原理有机体普通形态学原理一书中提出的。一书中提出的。他把生态学定义为他把生态学定义为“
6、自然界的经济学自然界的经济学”。其。其英文词首和经济学（英文词首和经济学（Economics）是相同的，）是相同的，均来自于希腊文，表示家庭居处或环境的意均来自于希腊文，表示家庭居处或环境的意思，可见，生态学与经济学、家庭、环境等思，可见，生态学与经济学、家庭、环境等有着密切的关系。有着密切的关系。生态学基础生态学基础第一节第一节 生态学及其学科史生态学及其学科史本讲稿第七页，共九十一页二、生态学的诞生二、生态学的诞生n1895年丹麦哥本哈根大学的瓦尔明的年丹麦哥本哈根大学的瓦尔明的以植以植物生态地理为基础的植物分布学物生态地理为基础的植物分布学和和1898年年德国的辛柏尔的德国的辛柏尔的以生
7、理学为基础的植物地以生理学为基础的植物地理分布理分布两本专著的问世，标志着生态学这两本专著的问世，标志着生态学这门学科门学科正式诞生正式诞生。生态学基础生态学基础第一节第一节 生态学及其学科史生态学及其学科史本讲稿第八页，共九十一页二、生态学的诞生二、生态学的诞生n之后，英国的坦斯利之后，英国的坦斯利(1935)提出了提出了生态系统生态系统，美国的克，美国的克列门茨列门茨(1909)提出了演替和顶极，美国的林德曼提出了演替和顶极，美国的林德曼(1942)提出了食物链和金字塔，原苏联的苏卡切夫提出了食物链和金字塔，原苏联的苏卡切夫(1942)提提出了生物地理群落等概念，进一步推动了生态学的发出了
8、生物地理群落等概念，进一步推动了生态学的发展，特别是林德曼展，特别是林德曼(1942)关于美国明尼苏达州泥碳关于美国明尼苏达州泥碳湖的生物量、生物群落的营养关系，食物链能流过程湖的生物量、生物群落的营养关系，食物链能流过程的研究，把生态学从定性研究推向了定量研究，取得的研究，把生态学从定性研究推向了定量研究，取得了生态学的划时代进步。继德国的海克尔之后，美国了生态学的划时代进步。继德国的海克尔之后，美国的奥德母把生态学重新定义为的奥德母把生态学重新定义为“研究生态系统结构和研究生态系统结构和功能的科学功能的科学”。生态学基础生态学基础第一节第一节 生态学及其学科史生态学及其学科史本讲稿第九页，
9、共九十一页三、生态学的定义三、生态学的定义n我国著名生态学家马世骏把生态学定我国著名生态学家马世骏把生态学定义为义为“研究生物与环境之间相互关系研究生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学及其作用机理的科学”。n因此生态学的基本任务是，研究、认识因此生态学的基本任务是，研究、认识生物与环境生物与环境所形成的所形成的结构结构以及这种结构以及这种结构所表现出的所表现出的功能功能关系的规律。关系的规律。生态学基础生态学基础第一节第一节 生态学及其学科史生态学及其学科史本讲稿第十页，共九十一页四、生态学发展的四、生态学发展的3个阶段个阶段 发展初期发展初期 1900年以前，是发展初期。有关生年以前，是
10、发展初期。有关生态学的研究散见于自然本体论述。态学的研究散见于自然本体论述。发展时期发展时期 19001950年是发展时期，在此时年是发展时期，在此时期内，生态学的定性研究进一步得到完善和系期内，生态学的定性研究进一步得到完善和系统化。统化。发展盛期发展盛期 1950年以后，是发展盛期。表现为年以后，是发展盛期。表现为生态学方法论，从强调经验的归纳转向系统方生态学方法论，从强调经验的归纳转向系统方法法(Egerton,1977,Kendeigh,1974)。通过生。通过生态系统的研究，特别是表现在进化生态和系统态系统的研究，特别是表现在进化生态和系统分析的成绩上分析的成绩上(Emlen,197
11、3)。生态学基础生态学基础第一节第一节 生态学及其学科史生态学及其学科史本讲稿第十一页，共九十一页五、生态学的发展趋势五、生态学的发展趋势 n生态学的发展趋势是三个方向，即向微观、宏生态学的发展趋势是三个方向，即向微观、宏观和综合三个方向发展：观和综合三个方向发展：n微观方向，向着个体生态学、器官生态学、细胞微观方向，向着个体生态学、器官生态学、细胞生态学、分子生态学、基因生态学方向发展；生态学、分子生态学、基因生态学方向发展；n宏观方向，向着种群生态学、群落生态学、生态宏观方向，向着种群生态学、群落生态学、生态系统、地球生态学、宇宙生态学方向发展；系统、地球生态学、宇宙生态学方向发展；n综合
12、方向，向着多学科、交叉学科方向发展，如综合方向，向着多学科、交叉学科方向发展，如城市生态学、人口生态学、经济生态学、化学生城市生态学、人口生态学、经济生态学、化学生态学、污染生态学、环境生态学等。态学、污染生态学、环境生态学等。生态学基础生态学基础第一节第一节 生态学及其学科史生态学及其学科史本讲稿第十二页，共九十一页六、环境生态学六、环境生态学 n环境生态学就是研究环境生态学就是研究在人为干扰下生态系统内在的变化机理、在人为干扰下生态系统内在的变化机理、规律规律等，寻求受损生态系统恢复、重建和保护对策的科等，寻求受损生态系统恢复、重建和保护对策的科学。即运用生态学理论，学。即运用生态学理论，
13、阐明人与环境间的相互作用及解阐明人与环境间的相互作用及解决环境问题的生态途径决环境问题的生态途径。n所以，环境生态学不同于以研究生物与其生存环境之所以，环境生态学不同于以研究生物与其生存环境之间相互关系为主的经典生态学；也不同于只研究污染间相互关系为主的经典生态学；也不同于只研究污染物在生态系统的行为规律和危害的污染生态学或以研物在生态系统的行为规律和危害的污染生态学或以研究社会生态系统结构、功能、演化机制以及人的个体究社会生态系统结构、功能、演化机制以及人的个体和组织与周围自然、社会环境和相互作用的社会生态和组织与周围自然、社会环境和相互作用的社会生态学。学。生态学基础生态学基础第一节第一节
14、 生态学及其学科史生态学及其学科史本讲稿第十三页，共九十一页七、现代生态学的三个组成部分七、现代生态学的三个组成部分1、个体生态学、个体生态学2、种群生态学、种群生态学3、群落生态学（生态系统生态学）、群落生态学（生态系统生态学）在上述三个组成部分中，生态系统的理论与在上述三个组成部分中，生态系统的理论与环境保护关系最为密切，其中有许多应用于环境保护关系最为密切，其中有许多应用于环境保护工作中。环境保护工作中。生态学基础生态学基础第一节第一节 生态学及其学科史生态学及其学科史本讲稿第十四页，共九十一页1、个体生态学、个体生态学 主要研究生物个体与环境的相互关系，即生主要研究生物个体与环境的相互
15、关系，即生物对环境的适应过程及环境对生物的塑造作物对环境的适应过程及环境对生物的塑造作用和影响。就植物而言，是研究植物个体的用和影响。就植物而言，是研究植物个体的发芽、生长、开花、结果、落叶、休眠等各发芽、生长、开花、结果、落叶、休眠等各个阶段的形态变化、生理变化反应与环境的个阶段的形态变化、生理变化反应与环境的关系；就动物而言，是研究动物个体的适应关系；就动物而言，是研究动物个体的适应性、耐受性、食性、迁移、繁殖、生活史等。性、耐受性、食性、迁移、繁殖、生活史等。生态学基础生态学基础第一节第一节 生态学及其学科史生态学及其学科史本讲稿第十五页，共九十一页2、种群生态学、种群生态学 种群是组成
16、同一种生物的不同个体在特定环种群是组成同一种生物的不同个体在特定环境空间内的集群。因此，在一定地段上群落境空间内的集群。因此，在一定地段上群落中的一个种的所有个体就是一个种群。在自中的一个种的所有个体就是一个种群。在自然界中，然界中，种群是物种存在的基本单位，是生种群是物种存在的基本单位，是生物群落或生态系统的基本组成部分。物群落或生态系统的基本组成部分。种群生态学主要是研究种群的个体空间分布种群生态学主要是研究种群的个体空间分布及数量动态规律。及数量动态规律。生态学基础生态学基础第一节第一节 生态学及其学科史生态学及其学科史本讲稿第十六页，共九十一页3、群落生态学、群落生态学 群落生态学或称
17、生态系统生态学群落生态学或称生态系统生态学 群落是各种生物在特定空间内的集合体，生态系统是群落是各种生物在特定空间内的集合体，生态系统是群落与群落的环境综合而成的系统。因此，生态系统群落与群落的环境综合而成的系统。因此，生态系统生态学和群落生态学可认为是同一层次的。生态学和群落生态学可认为是同一层次的。生态系统的研究主要是围绕其结构与功能进行的，目生态系统的研究主要是围绕其结构与功能进行的，目标是通过调控使生态系统达到高效、和谐与相对平衡。标是通过调控使生态系统达到高效、和谐与相对平衡。生态学基础生态学基础第一节第一节 生态学及其学科史生态学及其学科史本讲稿第十七页，共九十一页第二节第二节 生
18、态系统生态系统一、生态系统的定义一、生态系统的定义二、生态系统的层次二、生态系统的层次三、生态系统的组成三、生态系统的组成四、生态系统类型四、生态系统类型五、生态系统的结构五、生态系统的结构六、生态系统的基本特征六、生态系统的基本特征生态学基础生态学基础本讲稿第十八页，共九十一页一、生态系统的定义一、生态系统的定义n生态系统生态系统(Ecosystem)，是指，是指在一定的空在一定的空间和时间内，生物和非生物（环境）的总间和时间内，生物和非生物（环境）的总和。和。即，生物与其生存环境，以及生物与即，生物与其生存环境，以及生物与生物之间相互作用，彼此通过物质循环、生物之间相互作用，彼此通过物质循
19、环、能量流动和信息交换，形成的一个不可分能量流动和信息交换，形成的一个不可分割的、具有自我调节和自我组织能力的整割的、具有自我调节和自我组织能力的整体。体。第二节第二节 生态系统生态系统生态学基础生态学基础本讲稿第十九页，共九十一页在研究生物有机体与环境的相互关系过程中，坦斯利坦斯利特别强调有机体与环境不可分割的观点，提出了生态系统的概念，他认为“生态系统的基本概念是物理学上使用的系统整体，这个系统不仅包括有机复合体，而且也包括形成环境的整个物理因子复合体”。“我们不能把生物从其特定的形成物理系统的环境中分隔开来这种系统是地球表面上自然界的基本单位，它们有各种大小和种类”。n生态系统理论由英国
20、生物学家坦斯利坦斯利（1935）首先提出，经过美国动物学家林德曼(1942)的继承和发展，进一步奠定了生态系统的基础。生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第二十页，共九十一页生态系统生态系统=生物群落生物群落+生物群落的环境生物群落的环境 生态系统生态系统=生命系统生命系统+环境系统环境系统生态系统具体一般系统的特性生态系统具体一般系统的特性生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第二十一页，共九十一页生态系统研究的主要内容生态系统研究的主要内容（5个方面）个方面）n自然生态系统的保护和利用自然生态系统的保护和利用n生态系统调控机制的研究生态系统调控机制的研
21、究n生态系统退化的机制、恢复及其修复研究生态系统退化的机制、恢复及其修复研究n全球生态问题的研究全球生态问题的研究n生态系统可持续发展的研究生态系统可持续发展的研究生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第二十二页，共九十一页二、生态系统的层次（层级）二、生态系统的层次（层级）n生物个体生物个体n生物种群生物种群n生物群落生物群落n生态系统生态系统 生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第二十三页，共九十一页二、生态系统的层次（层级）二、生态系统的层次（层级）n生物个体生物个体 一定环境条件下的生物个体。一定环境条件下的生物个体。生态学基础生态学基础第二节第二
22、节 生态系统生态系统本讲稿第二十四页，共九十一页二、生态系统的层次（层级）二、生态系统的层次（层级）n生物种群生物种群 一个生物物种在一定的范围内所有个一个生物物种在一定的范围内所有个体的总和称为生物种群体的总和称为生物种群 生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第二十五页，共九十一页二、生态系统的层次（层级）二、生态系统的层次（层级）n生物群落生物群落 在一定自然区域的环境条件下，许多不同在一定自然区域的环境条件下，许多不同种的生物相互依存，构成了有着密切关系的群种的生物相互依存，构成了有着密切关系的群体，称为生物群落体，称为生物群落。随着环境条件的千差万别，地球上出现了随
23、着环境条件的千差万别，地球上出现了各种各样的生物群落（森林、草原、荒漠等等）各种各样的生物群落（森林、草原、荒漠等等）。而特定的生物群落又维持了相应的环境条件。而特定的生物群落又维持了相应的环境条件。一旦生物群落发生变化，也会影响到环境条件一旦生物群落发生变化，也会影响到环境条件的变化。的变化。生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第二十六页，共九十一页二、生态系统的层次（层级）二、生态系统的层次（层级）n生态系统生态系统 生命系统和环境系统在特定空间的组合生命系统和环境系统在特定空间的组合称为生态系统。称为生态系统。在生态系统中，各种生物彼此间以及生在生态系统中，各种生物彼
24、此间以及生物与非生物的环境因素之间互相作用，关系物与非生物的环境因素之间互相作用，关系密切，而且不断进行着物质的交换、能量的密切，而且不断进行着物质的交换、能量的传递和信息的交流。目前，人类所生活的生传递和信息的交流。目前，人类所生活的生物圈内有无数大小不等的生态系统。物圈内有无数大小不等的生态系统。生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第二十七页，共九十一页三、生态系统的组成三、生态系统的组成 非生命物质（环境因素）非生命物质（环境因素）生产者生产者消费者消费者分解者（或分解者（或“还原者还原者”）生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第二十八页，共九十一
25、页一个简化了的陆地生态系统一个简化了的陆地生态系统生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第二十九页，共九十一页本讲稿第三十页，共九十一页本讲稿第三十一页，共九十一页非生命物质（环境因素）非生命物质（环境因素）n非生命物质：指生态系统中的各种无生命的无机物、有机非生命物质：指生态系统中的各种无生命的无机物、有机物和各种自然因素（如土壤、空气、水等）。物和各种自然因素（如土壤、空气、水等）。n非生命物质包括：生命物质包括：n气候因子，如太阳光辐射、温度以及其它物理因素；气候因子，如太阳光辐射、温度以及其它物理因素；n无机物质，如碳、氮、水、氧、二氧化碳及矿物盐类等；无机物质，如碳
26、、氮、水、氧、二氧化碳及矿物盐类等；n有机物质，如蛋白质、碳氢化合物、脂类及腐殖质等。有机物质，如蛋白质、碳氢化合物、脂类及腐殖质等。生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第三十二页，共九十一页生产者（自养生物）生产者（自养生物）n生产者：主要是绿色植物，凡能进行光合生产者：主要是绿色植物，凡能进行光合作用制造有机物的植物种类，包括单细胞作用制造有机物的植物种类，包括单细胞藻类，均属于生产者。还有一些能利用化藻类，均属于生产者。还有一些能利用化学能把无机物转化为有机物的化能自养型学能把无机物转化为有机物的化能自养型微生物，也应列入生产者之列。微生物，也应列入生产者之列。n它们
27、在生态系统中的作用是进行初级生产，它们在生态系统中的作用是进行初级生产，即光合作用。太阳光能只有通过生产者，即光合作用。太阳光能只有通过生产者，才能源源不断地输入生态系统，成为消费才能源源不断地输入生态系统，成为消费者和还原者唯一的光源。者和还原者唯一的光源。生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第三十三页，共九十一页消费者（异养生物）消费者（异养生物）n消费者：主要是动物，它们以其它生物消费者：主要是动物，它们以其它生物或有机质为食料，自己不能生产食物，或有机质为食料，自己不能生产食物，只能利用植物所制造的有机物质，直接只能利用植物所制造的有机物质，直接或间接从植物食物得到
28、能量，属于异养或间接从植物食物得到能量，属于异养生物。生物。n消费者可分为一级消费者（如草食性动消费者可分为一级消费者（如草食性动物）；二级消费者（如肉食动物）；物）；二级消费者（如肉食动物）；等等。等等。生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第三十四页，共九十一页分解者（分解者（还原者还原者）n分解者（或称分解者（或称“还原者还原者”）：指各种具有分解能力的微生物，）：指各种具有分解能力的微生物，也包括一些微型动物，如鞭毛虫，土壤线虫等。也包括一些微型动物，如鞭毛虫，土壤线虫等。n还原者属于还原者属于异养生物异养生物，主要是细菌和真菌，也包括某些原，主要是细菌和真菌，也包括
29、某些原生动物及腐食性动物（如食枯木的甲虫、白蚁、蚯蚓和某生动物及腐食性动物（如食枯木的甲虫、白蚁、蚯蚓和某些软体动物等）。它们把复杂的动植物有机残体分解为简些软体动物等）。它们把复杂的动植物有机残体分解为简单的化合物，最终分解为无机物质，归还到环境中，被生单的化合物，最终分解为无机物质，归还到环境中，被生产者再利用。所以，还原者的功能是分解，又称分解者。产者再利用。所以，还原者的功能是分解，又称分解者。它们在物质循环和能量流动中，具有重要的意义。大约它们在物质循环和能量流动中，具有重要的意义。大约90%的陆地初级生产量，都需经过还原者的分解归还大地，所的陆地初级生产量，都需经过还原者的分解归还
30、大地，所有动物的残遗体和排泄物，都需经过还原者的工作进行分解。有动物的残遗体和排泄物，都需经过还原者的工作进行分解。生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第三十五页，共九十一页本讲稿第三十六页，共九十一页四、生态系统类型四、生态系统类型生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统生态系统是自然界的基本单位，是生态学功能上的单位，生态系统是自然界的基本单位，是生态学功能上的单位，而不是生物学中的分类单位。生态系统可大可小，小至一而不是生物学中的分类单位。生态系统可大可小，小至一滴水、一把土，一片草地、一个湖泊、一片森林，大至一滴水、一把土，一片草地、一个湖泊、一片森林，大
31、至一个城市、一个地区、一个流域、一个国家乃至整个生物圈。个城市、一个地区、一个流域、一个国家乃至整个生物圈。本讲稿第三十七页，共九十一页四、生态系统类型四、生态系统类型n水生生态系统n陆地生态系统生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统n自然生态系统n半自然生态系统n人工生态系统本讲稿第三十八页，共九十一页四、生态系统类型四、生态系统类型n水生生态系统n淡水生态系统n流水水生生态系统n静水水生生态系统n海洋生态系统n海岸生态系统n浅海生态系统n珊瑚礁生态系统n远洋生态系统生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统n湿地生态系统本讲稿第三十九页，共九十一页四、生态系统类型四、生
32、态系统类型n陆地生态系统n森林生态系统 n草原生态系统 n荒漠生态系统n冻原生态系统n农田生态系统n城市生态系统生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第四十页，共九十一页五、生态系统的结构五、生态系统的结构n形态结构形态结构n生物物种的种类和数量构成和及时空分布）n营养结构营养结构n食物链生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第四十一页，共九十一页1、生态系统的形态结构、生态系统的形态结构n生态系统的生物种类，种群数量、种的生态系统的生物种类，种群数量、种的空间配置空间配置（水平分（水平分布、垂直分布）、以及布、垂直分布）、以及时间变化时间变化（发育、季相）
33、等构成了生（发育、季相）等构成了生态系统的形态结构。如：在森林生态系统中，有各种乔木、态系统的形态结构。如：在森林生态系统中，有各种乔木、灌木和草本植物，有各种动物和复杂的微生物种群。它们各灌木和草本植物，有各种动物和复杂的微生物种群。它们各自的数量、空间的分布和种的时间的变化就构成了森林生态自的数量、空间的分布和种的时间的变化就构成了森林生态系统特有的形态结构。系统特有的形态结构。n空间配置空间配置 生物种类和数量的空间分布（水平分布、垂直生物种类和数量的空间分布（水平分布、垂直分布）分布）n时间配置时间配置 生物种类和数量的周期性（季节性）变化生物种类和数量的周期性（季节性）变化生态学基础
34、生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第四十二页，共九十一页2、生态系统的营养结构、生态系统的营养结构（食物链）（食物链）n生态系统各组成部分之间建立起来的生态系统各组成部分之间建立起来的营养关系营养关系，构成了生，构成了生态系统的营养结构。它是生态系统中能量流动和物质循环的态系统的营养结构。它是生态系统中能量流动和物质循环的基础。基础。n生态系统中，由食物关系把多种生物联接起来，一种生物生态系统中，由食物关系把多种生物联接起来，一种生物以另一种生物为食，另一种生物再以第三种生物为食，以另一种生物为食，另一种生物再以第三种生物为食，彼此形成一个以食物联接起来的链锁关系，称为彼此形成一个
35、以食物联接起来的链锁关系，称为食食物链物链。比如：老鼠以农作物为食，而鼬鼠又以老鼠为食，。比如：老鼠以农作物为食，而鼬鼠又以老鼠为食，这就构成了一个最简单的食物链。再如：碎屑这就构成了一个最简单的食物链。再如：碎屑-蘑菇蘑菇-昆昆虫虫-蛙蛙-蛇蛇-鹰就构一个较为复杂的食物链。鹰就构一个较为复杂的食物链。生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第四十三页，共九十一页食物链关系的类型食物链关系的类型按照生物间的相互关系，一般可把食物链分为：n捕食性食物链捕食性食物链：即由一些以其他动物为食的动物构成的食物：即由一些以其他动物为食的动物构成的食物链。例如由狐狸和野兔构成的食物链。链。
36、例如由狐狸和野兔构成的食物链。n碎食性食物链碎食性食物链：是由一些食碎屑生物构成的。诸如秃鹫、蚯蚓、：是由一些食碎屑生物构成的。诸如秃鹫、蚯蚓、千足虫、白蚁、蚁和甲虫等。千足虫、白蚁、蚁和甲虫等。n腐生性食物链腐生性食物链：是由腐生性生物构成的。如水晶兰、真菌：是由腐生性生物构成的。如水晶兰、真菌等。等。n寄生性食物链寄生性食物链：是由一些寄生性生物构成的。它们是与其：是由一些寄生性生物构成的。它们是与其“捕获物捕获物”建立起一种紧密地联系，长期地以建立起一种紧密地联系，长期地以“捕获物捕获物”为生。比如：动物肠内的绦虫、寄生在动物体外的蜱、虱为生。比如：动物肠内的绦虫、寄生在动物体外的蜱、虱
37、或七鳃鳗以及一些植物如菟丝子、槲寄生等。或七鳃鳗以及一些植物如菟丝子、槲寄生等。n在一个生态系统中，食物关系往往复杂，各种食物链相互在一个生态系统中，食物关系往往复杂，各种食物链相互交错，形成所谓交错，形成所谓食物网食物网。生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第四十四页，共九十一页营养级营养级n食物链上的各个环节叫食物链上的各个环节叫“营养级营养级”。n在生态系统中，生产者为第一营养级，一级在生态系统中，生产者为第一营养级，一级消费者为第二营养级，二级消费者为第三营消费者为第二营养级，二级消费者为第三营养级，养级，依此类推。，依此类推。n通常一个食物链由通常一个食物链由45
38、个营养级组成，最多个营养级组成，最多不超过不超过7级。各营养级上的生物一般不只一种，级。各营养级上的生物一般不只一种，凡在同一层次上的生物都属于同一营养级。并凡在同一层次上的生物都属于同一营养级。并且，由于食物链关系复杂，同一种生物也可能且，由于食物链关系复杂，同一种生物也可能隶属于不同的营养级。隶属于不同的营养级。生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第四十五页，共九十一页生态金字塔与百分之十定律生态金字塔与百分之十定律n低位营养级生物是高位营养级生物的营养和能量的供应者。低位营养级生物是高位营养级生物的营养和能量的供应者。n能量利用的百分之十定律（林德曼能量利用的百分之十
39、定律（林德曼）：同一食物链各营：同一食物链各营养级之间能量的转化效率，平均约为养级之间能量的转化效率，平均约为10 n若以第一营养级为基底，逐个营养级向上描绘至最高营若以第一营养级为基底，逐个营养级向上描绘至最高营养级，其图形就为一金字塔形状，这就是养级，其图形就为一金字塔形状，这就是“生态金字塔生态金字塔”。n按照表示方法的不同，生态金字塔分为三种类型，按照表示方法的不同，生态金字塔分为三种类型，即：数量金字塔（以生物个数表示）、生物量金字即：数量金字塔（以生物个数表示）、生物量金字塔（生物重量）和能量金字塔。一般来说，能量金塔（生物重量）和能量金字塔。一般来说，能量金字塔最能保持金字塔形状
40、，而生物量金字塔和数量字塔最能保持金字塔形状，而生物量金字塔和数量金字塔都有可能倒置。金字塔都有可能倒置。生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第四十六页，共九十一页六、生态系统的基本特征 n生态系统是动态功能系统 n生态系统具有一定的区域特征 n生态系统是一个开放的自维持、自组织系统n生态系统具有自动调节的功能生态学基础生态学基础第二节第二节 生态系统生态系统本讲稿第四十七页，共九十一页第三节 生态系统的功能 n地球上生命的存在和发展完全依赖生态系统的能量流动、物质循环和信息交换，三者不可分割、紧密结合为一个整体，成为生态系统的“动力中心”。这三者又被称之为生态系统的三大基
41、本功能。n生态系统的功能主要是通过食物链（网）和营养级来实现的。生态学基础生态学基础本讲稿第四十八页，共九十一页1、生态系统的能量流动n能量是生态系统的动力基础，一切生命活能量是生态系统的动力基础，一切生命活动过程中都存在着能量的流动和转化。动过程中都存在着能量的流动和转化。n生态系统中，全部生命活动所需的能量都生态系统中，全部生命活动所需的能量都直接或间接来自太阳，并在流动过程中服直接或间接来自太阳，并在流动过程中服从热力学第一和第二定律。太阳能，被生从热力学第一和第二定律。太阳能，被生物利用，是通过绿色植物的光合作用实现物利用，是通过绿色植物的光合作用实现的。的。n能量流动的单向性。能量流
42、动的单向性。生态学基础生态学基础n第三节 生态系统的功能本讲稿第四十九页，共九十一页2、生态系统的物质循环物质循环n水循环水循环n碳循环碳循环n氮循环氮循环n磷循环磷循环n有毒有害物质循环有毒有害物质循环生态学基础生态学基础n第三节 生态系统的功能本讲稿第五十页，共九十一页3、生态系统的信息传递信息传递n信息传递，是指生态系统中各生命成分之间及生命成分与环境信息传递，是指生态系统中各生命成分之间及生命成分与环境之间的信息流动与反馈过程。信息传递过程发可生在生物种群之间的信息流动与反馈过程。信息传递过程发可生在生物种群与种群之间、种群内部个体与个体之间，及生物与环境之间。与种群之间、种群内部个体
43、与个体之间，及生物与环境之间。n通过信息传递，使得相互联系的生物构成一个生态系统通过信息传递，使得相互联系的生物构成一个生态系统整体，并具有调节系统稳定性的作用。信息流既决定着整体，并具有调节系统稳定性的作用。信息流既决定着能量流和物质流，同时，信息也寓于能量流与物质流之能量流和物质流，同时，信息也寓于能量流与物质流之中。中。n信息传递的方式（种类）：物理信息、化学信息、营养信息、信息传递的方式（种类）：物理信息、化学信息、营养信息、行为信息。（行为信息。（P28）n信息传递的特点：有来有往、双向传递。信息传递的特点：有来有往、双向传递。生态学基础生态学基础n第三节 生态系统的功能本讲稿第五十
44、一页，共九十一页4、生态系统的生产功能生产功能生态学基础生态学基础n第三节 生态系统的功能n生态系统最显著的特征之一是生产力(productivity)，生产者为地球上一切的异养生物提供营养物质，它们是全球生物资源的营造者。而异养生物对初级生产的物质进行取食加工和再生产而形成次级生产。n初级生产和次级生产为人类提供几乎全部的食品，工农业生产的原料。本讲稿第五十二页，共九十一页1）生态系统的初级初级生产生产生态学基础生态学基础n第三节 生态系统的功能n初级生产又称植物性生产，是生产者把太阳能初级生产又称植物性生产，是生产者把太阳能转变为化学能的过程；转变为化学能的过程；n初级生产把简单的无机物转
45、化为复杂的有机物，初级生产把简单的无机物转化为复杂的有机物，是有机物数量（生物量）的积累过程；是有机物数量（生物量）的积累过程；n总初级生产量（总初级生产量（PG）包括：净初级生产量（）包括：净初级生产量（PN）和自身呼吸作用（内源呼吸）过程中的消耗量）和自身呼吸作用（内源呼吸）过程中的消耗量（Pa）本讲稿第五十三页，共九十一页2）生态系统的次级次级生产生产生态学基础生态学基础n第三节 生态系统的功能n次级生产是指消费者和分解者利用初级生产物质进行次级生产是指消费者和分解者利用初级生产物质进行同同化作用化作用建造自身和繁衍后代的过程，次级生产形成的有建造自身和繁衍后代的过程，次级生产形成的有机
46、物叫做次级生产量。机物叫做次级生产量。n被食草动物摄食利用的初级生产量（少部分）称为消耗被食草动物摄食利用的初级生产量（少部分）称为消耗量，这其中大部分被消化吸收（同化量），剩余部分未量，这其中大部分被消化吸收（同化量），剩余部分未被消化吸收称为粪尿量。同化量中一部分形成活的有机被消化吸收称为粪尿量。同化量中一部分形成活的有机体（用于生长繁殖），一部分用于体（用于生长繁殖），一部分用于内源呼吸内源呼吸被消耗掉被消耗掉（耗散掉）。（耗散掉）。本讲稿第五十四页，共九十一页生态系统为人类提供几乎全部生态系统为人类提供几乎全部的食品，工农业生产的原料的食品，工农业生产的原料n据统计，已知约有据统计，已
47、知约有8万种植物可食用，人类历史上万种植物可食用，人类历史上仅用了仅用了7000种植物。最重要的是小麦、玉米和水种植物。最重要的是小麦、玉米和水稻等稻等20种栽培植物。人类蛋白质来源不少是直接种栽培植物。人类蛋白质来源不少是直接取自自然系统的，直接进入人类的社会经济生活。取自自然系统的，直接进入人类的社会经济生活。这类服务不仅在过去历史上是至关重要的唯一来这类服务不仅在过去历史上是至关重要的唯一来源，当今仍然是重要的成分。源，当今仍然是重要的成分。海洋动物产品亦很海洋动物产品亦很重要，根据联合国粮农组织报告重要，根据联合国粮农组织报告(1995)，在世界，在世界范围内水产为人类提供约范围内水产
48、为人类提供约20的动物蛋白。陆地的动物蛋白。陆地生态系统中草场是畜牧业的基础，除生产肉、奶、生态系统中草场是畜牧业的基础，除生产肉、奶、蛋和皮革等产品外，还提供运输劳役等多种服务。蛋和皮革等产品外，还提供运输劳役等多种服务。生态学基础生态学基础第三节第三节 生态系统的功能生态系统的功能本讲稿第五十五页，共九十一页生态系统为人类提供几乎全部的生态系统为人类提供几乎全部的食品，工农业生产的原料食品，工农业生产的原料n生态系统中许多植物是重要的药物来源。人类利用野生动植生态系统中许多植物是重要的药物来源。人类利用野生动植物治疗疾病有悠久的历史。现代医学依靠野生动植物的程度物治疗疾病有悠久的历史。现代
49、医学依靠野生动植物的程度也必然有越来越大的趋势。像美国这样发达的国家，有也必然有越来越大的趋势。像美国这样发达的国家，有40以上的药物来源于动植物。发展中国家有以上的药物来源于动植物。发展中国家有80的人靠传统的中的人靠传统的中草药治疗疾病。我国人参、天麻、三七、杜仲、柴胡、鹿茸、草药治疗疾病。我国人参、天麻、三七、杜仲、柴胡、鹿茸、商香、羚羊角和五灵脂等都是重要的中药材，原来不受注意的商香、羚羊角和五灵脂等都是重要的中药材，原来不受注意的甚至不知其名的物种被发现作为药用，我国有记载药用植物至甚至不知其名的物种被发现作为药用，我国有记载药用植物至少少5000种以上，常用的约为种以上，常用的约为
50、1700种。中药天花粉的蛋白质不种。中药天花粉的蛋白质不仅能治疗绒毛膜皮癌，还可能是治疗艾滋病的良药。全世界动植仅能治疗绒毛膜皮癌，还可能是治疗艾滋病的良药。全世界动植物种作过研究的仅是很小一部分。国外研究机构从物种作过研究的仅是很小一部分。国外研究机构从29000种植种植物筛选出约物筛选出约10000种提取物，其中种提取物，其中3000种对癌症等有抑制作种对癌症等有抑制作用。现在已发现有用。现在已发现有500多种海洋动物可提取抗癌药物。多种海洋动物可提取抗癌药物。生态学基础生态学基础第三节第三节 生态系统的功能生态系统的功能本讲稿第五十六页，共九十一页5、生态系统的服务功能服务功能生态学基础