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1、生态系统生态学第1页，本讲稿共67页目录第一节第一节第一节第一节 生态系统的基本概念及特征生态系统的基本概念及特征生态系统的基本概念及特征生态系统的基本概念及特征第二节第二节第二节第二节 生态系统的能量流动和贮存生态系统的能量流动和贮存生态系统的能量流动和贮存生态系统的能量流动和贮存第三节第三节 生态系统的物质循环生态系统的物质循环第四节第四节第四节第四节 生态系统的信息传递生态系统的信息传递生态系统的信息传递生态系统的信息传递第五节第五节第五节第五节 生态平衡生态平衡生态平衡生态平衡第2页，本讲稿共67页第一节 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
2、成分通过一定的时间和空间范围内，生物和非生物成分通过一定的时间和空间范围内，生物和非生物成分通过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、相互物质循环、能量流动和信息传递而相互联系、相互物质循环、能量流动和信息传递而相互联系、相互物质循环、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。依存所构成的具有结构和功能的一个生态复合体。依存所构成的具有结构和功能的一个生态复合体。依存所构成的具有结构和功能的一个生态复合体。第3页，本讲稿共67页v四个基本条件：生态系统是客观存在的实体，有时间和生态系统是客观存在的实体，有时间和生
3、态系统是客观存在的实体，有时间和生态系统是客观存在的实体，有时间和空间的概念空间的概念空间的概念空间的概念由生物成分和非生物成分组成的由生物成分和非生物成分组成的由生物成分和非生物成分组成的由生物成分和非生物成分组成的以生物为主体以生物为主体以生物为主体以生物为主体各成员之间有机地组织在一起，具有统各成员之间有机地组织在一起，具有统各成员之间有机地组织在一起，具有统各成员之间有机地组织在一起，具有统一的整体功能。一的整体功能。一的整体功能。一的整体功能。第4页，本讲稿共67页基本基本组成二、生态系统的基本组成成分第5页，本讲稿共67页v生产者：生态系统物质循环和能量代谢的基础生态系统物质循环和
4、能量代谢的基础生态系统物质循环和能量代谢的基础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，同时又为其他生物提供了栖息场所，同时又为其他生物提供了栖息场所，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，生态系统的核心在生态系统中的地位和作用是第一位，生态系统的核心在生态系统中的地位和作用是第一位，生态系统的核心在生态系统中的地位和作用是第一位，生态系统的核心第6页，本讲稿共67页v消费者：食草动物，食肉动物，杂食动物、腐食动食草动物，食肉动物，杂食动物、腐食动食草动物，食肉动物，杂食动物、腐食动食草动物，食肉动物，杂
5、食动物、腐食动物、寄生动物物、寄生动物物、寄生动物物、寄生动物 一级消费者一级消费者二级消费者二级消费者二级消费者二级消费者三级消费者形成以能三级消费者形成以能三级消费者形成以能三级消费者形成以能量流动的基础的营养结构量流动的基础的营养结构量流动的基础的营养结构量流动的基础的营养结构作用：作用：作用：作用：对初级生产物起着加工再生产作用对初级生产物起着加工再生产作用对初级生产物起着加工再生产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对其他生物种群数量起着调控作用对其他生物种群数量起着调控作用对其他生物种群数量起着调控作用第7页，本讲稿共67页v分解者：细菌、真菌、放线菌及
6、土壤动物和小型细菌、真菌、放线菌及土壤动物和小型细菌、真菌、放线菌及土壤动物和小型细菌、真菌、放线菌及土壤动物和小型无脊椎动物。无脊椎动物。无脊椎动物。无脊椎动物。使物质循环得以继续使物质循环得以继续使物质循环得以继续使物质循环得以继续vv非生物环境：气候因子、无机物质和有机物质气候因子、无机物质和有机物质气候因子、无机物质和有机物质气候因子、无机物质和有机物质第8页，本讲稿共67页生态系统第9页，本讲稿共67页三、生态系统的结构1 1、空间结构空间结构垂直结构、水平结构垂直结构、水平结构2 2、时间结构、时间结构群落演替群落演替周期性变化周期性变化3 3、营养结构、营养结构v食物链、营养级、
7、生态金字塔食物链、营养级、生态金字塔第10页，本讲稿共67页物质循环第11页，本讲稿共67页能量流动第12页，本讲稿共67页四、生态系统的基本特征1 1、生态系统是动态功能系统生态系统是动态功能系统l l系统演替：系统演替：总是处于不断发展、进化和总是处于不断发展、进化和演变之中演变之中l l功能：功能：物质循环、能量流动和信息传递物质循环、能量流动和信息传递第13页，本讲稿共67页2、生态系统具有一定的区域特征vv生态系统的结构和功能反映了一定的生态系统的结构和功能反映了一定的地区特性地区特性3、生态系统是开放的自持系统 代谢机能第14页，本讲稿共67页4、生态系统具有自动调节的功能 返回稳
8、定状态的能力同种生物种群密度的调节同种生物种群密度的调节同种生物种群密度的调节同种生物种群密度的调节异种生物种群间的数量调节异种生物种群间的数量调节异种生物种群间的数量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生物与环境之间相互适应的调节生物与环境之间相互适应的调节生物与环境之间相互适应的调节第15页，本讲稿共67页五、生态系统的类型1.1.按非生物成分按非生物成分陆地生态系统：陆地生态系统：水域生态系统：海洋生态系统水域生态系统：海洋生态系统 淡水生态系统淡水生态系统淡水生态系统淡水生态系统湿地生态系统湿地生态系统第16页，本讲稿共67页2.按生物成分：vv植物生态系统：植物和
9、其所处的无机环植物和其所处的无机环植物和其所处的无机环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境构成的生态系统，以植物吸收太阳能为主境构成的生态系统，以植物吸收太阳能为主境构成的生态系统，以植物吸收太阳能为主的生态系统，如的生态系统，如的生态系统，如的生态系统，如森林生态系统森林生态系统森林生态系统森林生态系统vv动物生态系统：主要由植物和动物组成，主要由植物和动物组成，主要由植物和动物组成，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，以动物的行为为主导作用而影响该生态系统，以动物的行为为主导作用而影响该生态系统，以动物的行为为主导作用而影响该生态系统，如如
10、如如鱼塘、牧场鱼塘、牧场鱼塘、牧场鱼塘、牧场第17页，本讲稿共67页2.按生物成分：vv微生物生态系统：由细菌和真菌等微生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。对有机物的分解为主导作用。如如如如落叶层落叶层落叶层落叶层vv人类生态系统：以人类为主体的生态系以人类为主体的生态系统，统，如如如如城市生态系统城市生态系统城市生态系统城市生态系统第18页，本讲稿共67页3.按人类活动及其影响程度vv自然生态系统：如原始森林、荒漠、海洋如原始森林、荒漠、海洋vv半自然生态系统：人工草场、人工林场、农人工草场、人工林场、农人工草
11、场、人工林场、农人工草场、人工林场、农田、农业生态系统等田、农业生态系统等田、农业生态系统等田、农业生态系统等vv人工生态系统：城市、人工气候室、宇宙飞城市、人工气候室、宇宙飞城市、人工气候室、宇宙飞城市、人工气候室、宇宙飞船船船船第19页，本讲稿共67页第二节 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生态系统中不同生物之间通过食物关系而形成的生态系统中不同生物之间通过食物关系而形成的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。链索式单向联系。链索式单向联系。链索式单向联系。稻田生态系统：稻田生态系统：稻田生态
12、系统：稻田生态系统：水稻水稻水稻水稻稻飞虱稻飞虱稻飞虱稻飞虱青蛙青蛙青蛙青蛙蛇蛇蛇蛇鹰鹰鹰鹰第20页，本讲稿共67页2、食物链的类型：v捕食食物链：以绿色植物为基础，以绿色植物为基础，从草食动物开始从草食动物开始形式：植物植物-植食动物植食动物-肉食动物肉食动物第21页，本讲稿共67页v腐生食物链：以死亡的有机体以死亡的有机体以死亡的有机体以死亡的有机体(植物和动物植物和动物植物和动物植物和动物)及其排泄物为营养源，及其排泄物为营养源，及其排泄物为营养源，及其排泄物为营养源，从腐生物开始。从腐生物开始。从腐生物开始。从腐生物开始。形式：形式：动植物残体动植物残体 一级腐食者一级腐食者 二级腐食
13、二级腐食者者 三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在许多生态系统中占据主要位置第22页，本讲稿共67页v寄生食物链：特点：特点：以活的动、植物有机体为营养以活的动、植物有机体为营养源，以寄生方式存在的食物链。源，以寄生方式存在的食物链。如：老鼠老鼠跳蚤跳蚤细菌细菌病毒病毒第23页，本讲稿共67页v混合食物链构成食物链的各链节中，既有活食性生物成员，又构成食物链的各链节中，既有活食性生物成员，又构成食物链的各链节中，既有活食性生物成员，又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。有腐食性生物成员。有腐食性生物成员。有腐食性生物成
14、员。如：如：稻草稻草稻草稻草牛牛牛牛粪粪粪粪蚯蚓蚯蚓蚯蚓蚯蚓鸡（粪）鸡（粪）鸡（粪）鸡（粪）猪（粪）猪（粪）猪（粪）猪（粪）鱼鱼 v特殊的食物链：如：如：瓶子草、猪笼草、捕蛇草瓶子草、猪笼草、捕蛇草瓶子草、猪笼草、捕蛇草瓶子草、猪笼草、捕蛇草 第24页，本讲稿共67页2、食物网（food web）vv概念 在一个生态系统内存在多条食物链，这些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。食物链彼此交错连接，形成网状结构。vv形成原因：生物成员许多是杂食性生物成员许多是杂食性生物成员许多是杂食性生物成员许多是杂食性不同发育阶段、不同季节其食性有不同发育阶段、不同季节其食性
15、有不同发育阶段、不同季节其食性有不同发育阶段、不同季节其食性有改变改变改变改变食物种类和数量的变化食物种类和数量的变化食物种类和数量的变化食物种类和数量的变化第25页，本讲稿共67页北极地区食物网：第26页，本讲稿共67页v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使生态系统中各种生物成分之间产生直接或间使生态系统中各种生物成分之间产生直接或间使生态系统中各种生物成分之间产生直接或间接的联系。接的联系。接的联系。接的联系。增加生态系统的稳定性与持续性。增加生态系统的稳定性与持续性。增加生态系统的稳定性与持续性。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本
16、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。动生物进化、促进自然界不断发展的动力。第27页，本讲稿共67页3 3、营养级、营养级vv食物链上能量和物质被暂时贮藏和停留的位置，食物链上能量和物质被暂时贮藏和停留的位置，食物链上能量和物质被暂时贮藏和停留的位置，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。即食物链上的每一环节称为营养级。即食物链上的每一环节称为营养级。即食物链上的每一环节称为营养级。vv一个营养级指处于食物链上某一个环节上的所有生一个营养级指
17、处于食物链上某一个环节上的所有生一个营养级指处于食物链上某一个环节上的所有生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。物种类的总和。物种类的总和。物种类的总和。vv多数为三、四级，一般不超过五级。多数为三、四级，一般不超过五级。多数为三、四级，一般不超过五级。多数为三、四级，一般不超过五级。第28页，本讲稿共67页北极地区食物网：第29页，本讲稿共67页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vv上一营养级生物大部分自然死亡上一营养级生物大部分自然死亡上一营养级生物大部分自然死亡上一营养级生物大部分自然死亡vv同化率同化率同化率同化率100%100%vv各营养级
18、要维持自身的生命活动各营养级要维持自身的生命活动各营养级要维持自身的生命活动各营养级要维持自身的生命活动第30页，本讲稿共67页2）概念用以反映食物链各营养级之间生物个体数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量、生物量和能量比例关系的图解模型能能量量能量能量能量能量流失流失流失流失第31页，本讲稿共67页3）生态金字塔类型v数量金字塔：描述的是某一时刻生态系统中各营养描述的是某一时刻生态系统中各营养级的个体数量，可用级的个体数量，可用(个数个数/1000m/1000m2 2)表示表示v生物量金字塔：描述的是某一时刻生态系统中各描述的是某一时刻生态系统中各营养级
19、生物的重量关系，用营养级生物的重量关系，用g/mg/m2 2表示。表示。v能量金字塔：指一段时间内生态系统中各营养级所指一段时间内生态系统中各营养级所同化的能量。同化的能量。J/J/（m m2 2.年）年）第32页，本讲稿共67页v实例“苜蓿牛男孩”生态金字塔数数 量量 金金 字字 塔塔 生生 物物 量量 金金 字字 塔塔 能能 量量 金金 字字 塔塔第33页，本讲稿共67页图：能量流动特征第34页，本讲稿共67页4）能量流动的基本特点vv能量的流动是单向、不可逆的。能量的流动是单向、不可逆的。能量的流动是单向、不可逆的。能量的流动是单向、不可逆的。vv能能量量在在沿沿食食物物链链传传递递过过
20、程程中中，是是逐逐级级递减的。递减的。vv生物体对能量的利用率非常低。生物体对能量的利用率非常低。第35页，本讲稿共67页小结 食物链、营养级、生态金字食物链、营养级、生态金字塔是生态系统的营养结构特塔是生态系统的营养结构特征。征。第36页，本讲稿共67页第三节第三节 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。转化的动态过程。v包括生物个体层次上、生态系统内部的和生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态系统之间的物质循环第37页，本讲稿
21、共67页物质循环流程图环境生产者分解者消费者第38页，本讲稿共67页二、能量流动与物质循环的区别与联系vv区别：物质周而复始循环，能量单向流动物质周而复始循环，能量单向流动物质周而复始循环，能量单向流动物质周而复始循环，能量单向流动vv联系：能量储藏在物质的分子键中能量储藏在物质的分子键中能量储藏在物质的分子键中能量储藏在物质的分子键中 二者都沿着食物链进行二者都沿着食物链进行第39页，本讲稿共67页图例：第40页，本讲稿共67页三、物质循环的种类水循环第41页，本讲稿共67页C循环第42页，本讲稿共67页氮循环第43页，本讲稿共67页四、物质循环的特点：vv物质不灭，循环往复物质不灭，循环往
22、复vv物物质质循循环环与与能能量量流流动动不不可可分分割，相辅相成割，相辅相成vv物质循环的生物富集物质循环的生物富集 第44页，本讲稿共67页第四节第四节 信息传递一、概念：指生态系统中各生物成分之间及生物指生态系统中各生物成分之间及生物指生态系统中各生物成分之间及生物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。成分与非生物环境之间的信息交流与反馈过程。成分与非生物环境之间的信息交流与反馈过程。成分与非生物环境之间的信息交流与反馈过程。第45页，本讲稿共67页二、特点vv生态系统的基本功能之一，在传递的过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
23、耗程中伴随着物质和能量的消耗vv双向的双向的使生态系统产生自动调节机使生态系统产生自动调节机制制第46页，本讲稿共67页三、信息的类型1.1.物理信息物理信息1)1)光信息光信息2)2)声信息声信息3)3)电信息电信息4)4)磁信息磁信息2.2.化学信息化学信息3.3.行为信息行为信息4.4.营养信息营养信息第47页，本讲稿共67页四、植物间的信息传递vv阳光与植物间的信息联系阳光与植物间的信息联系:开花、休眠、运动开花、休眠、运动开花、休眠、运动开花、休眠、运动vv植物间的化学信息传递：化感作用植物间的化学信息传递：化感作用植物间的化学信息传递：化感作用植物间的化学信息传递：化感作用vv植物
24、与微生物间的信息传递植物与微生物间的信息传递vv植物与动物之间的信息传递植物与动物之间的信息传递第48页，本讲稿共67页第五节 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生态平衡是指在一定时间和相对稳定的生态平衡是指在一定时间和相对稳定的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条件下，生态系统内各个部分的结构与功能均处于条件下，生态系统内各个部分的结构与功能均处于条件下，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相互适应与协调的动态平衡相互适应与协调的动态平衡相互适应与协调的动态平衡v原因：生态系统具有内部的自我
25、调控能力。原因：生态系统具有内部的自我调控能力。自我调控主要通过自我调控主要通过反馈反馈反馈反馈来实现的来实现的来实现的来实现的第49页，本讲稿共67页2、反馈（feedback）某一成分发生变化时，会引起其它成分出现一系某一成分发生变化时，会引起其它成分出现一系某一成分发生变化时，会引起其它成分出现一系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列的相应变化，这种变化最终又反过来影响最初列的相应变化，这种变化最终又反过来影响最初列的相应变化，这种变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分。发生变化的那种成分。发生变化的那种成分。发生变化的那种成分。两种
26、类型：负反馈和正反馈负反馈和正反馈负反馈和正反馈负反馈和正反馈第50页，本讲稿共67页（1）负反馈作用：通过自身的功能以减缓系统的内在压力通过自身的功能以减缓系统的内在压力通过自身的功能以减缓系统的内在压力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从而维持生态系统的平衡从而维持生态系统的平衡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抑制和减弱最初发生变化的成分所发生的抑制和减弱最初发生变化的成分所发生的抑制和减弱最初发生变化的成分所发生的变化。变化。变化。变化。第51页，本讲稿共67页兔子种群与植物种群之间的负反馈植物减少植物减少第52页，本讲稿共67页两个
27、负反馈之间的相互关系第53页，本讲稿共67页（2）正反馈作用：某一成分的变化所引起的一系列变化，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生态系统远离平衡状态第54页，本讲稿共67页v总的来说：资源和空间等资源和空间等资源和空间等资源和空间等充足充足充足充足时，时，时，时，正正正正反馈则表现明显；反馈则表现明显；反馈则表现明显；反馈则表现明显；资源和空间等资源和空间等资源和空间等资源和空间等紧张紧张紧张紧张时，时，时，时，负负负负反馈则发挥主要作用反馈则发挥主要作用反馈则发挥主要作用反馈则发挥主要作用生态系统
28、达动态平衡时，正反馈和负反馈常交替出生态系统达动态平衡时，正反馈和负反馈常交替出生态系统达动态平衡时，正反馈和负反馈常交替出生态系统达动态平衡时，正反馈和负反馈常交替出现。现。现。现。第55页，本讲稿共67页二、生态平衡失调l l当外来干扰超过生态系统的自我调节能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，称为生态平衡力，不能恢复原初状态，称为生态平衡失调或生态平衡破坏。失调或生态平衡破坏。第56页，本讲稿共67页2.生态平衡失调的表现：vv营养结构破坏，食物链关系消失，金营养结构破坏，食物链关系消失，金营养结构破坏，食物链关系消失，金营养结构破坏，食物链关系消失，金字塔营养级紊乱
29、。字塔营养级紊乱。字塔营养级紊乱。字塔营养级紊乱。vv有机体数目急剧下降有机体数目急剧下降有机体数目急剧下降有机体数目急剧下降vv发生逆行演替发生逆行演替发生逆行演替发生逆行演替vv功能失调功能失调功能失调功能失调vv生物量下降，生产力衰退。生物量下降，生产力衰退。生物量下降，生产力衰退。生物量下降，生产力衰退。第57页，本讲稿共67页3、原因vv人类对自然资源不合人类对自然资源不合理的开发利用理的开发利用vv人类造成的环境污染人类造成的环境污染第58页，本讲稿共67页人口问题第59页，本讲稿共67页生态系统的破坏第60页，本讲稿共67页乱 伐第61页，本讲稿共67页乱 伐第62页，本讲稿共67页森林火灾第63页，本讲稿共67页水污染对人体造成的伤害第64页，本讲稿共67页酸雨在毁灭森林！第65页，本讲稿共67页大大气气污污染染严严重重第66页，本讲稿共67页三、生态危机v概念：人类盲目活动而导致局部地区甚至整个生物人类盲目活动而导致局部地区甚至整个生物人类盲目活动而导致局部地区甚至整个生物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。圈结构与功能失衡，从而威胁到人类的生存。圈结构与功能失衡，从而威胁到人类的生存。圈结构与功能失衡，从而威胁到人类的生存。第67页，本讲稿共67页