《環(huán)境生態(tài)學(xué)導(dǎo)論（第二版）》課件第四章：生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)

1、第四章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)目 錄第一節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一、生態(tài)系統(tǒng)的組成要素及功能二、生態(tài)系統(tǒng)的物種結(jié)構(gòu)三、生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)四、生態(tài)系統(tǒng)的空間和時(shí)間結(jié)構(gòu)第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的基本功能一、生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)三、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)四、生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞五、生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)第三節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)的基本原理及其應(yīng)用一、基本原理二、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)基本理論的應(yīng)用第四節(jié) 世界主要生態(tài)系統(tǒng)的類型及其分布一、世界陸地生態(tài)系統(tǒng)分布的基本規(guī)律二、世界主要生態(tài)系統(tǒng)類型及特點(diǎn)第一節(jié) 第一節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一、生態(tài)系統(tǒng)的組成要素及功能二、生態(tài)系統(tǒng)的物種結(jié)構(gòu)三、生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)四、生態(tài)系統(tǒng)的空間和時(shí)間結(jié)

2、構(gòu)一、生態(tài)系統(tǒng)的組成要素及功能生態(tài)系統(tǒng)非生物部分生 物 部 分非生物成分生產(chǎn)者物質(zhì)代謝成分消費(fèi)者分解者在一定空間中共同棲居著的所有生物與其環(huán)境之間由于不斷地進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)過程而形成的統(tǒng)一整體。生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)者是能用簡(jiǎn)單的無機(jī)物制造有機(jī)物的自養(yǎng)生物，包括所有的綠色植物和某些細(xì)菌，是生態(tài)系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的成分。生產(chǎn)者通過光合作用不僅為本身的生存、生長(zhǎng)和繁殖提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量，而且它所制造的有機(jī)物也是消費(fèi)者和分解者唯一的能量來源。生產(chǎn)者是生態(tài)系統(tǒng)中最基本和最關(guān)鍵的成分。生產(chǎn)者一、生態(tài)系統(tǒng)的組成要素及功能消費(fèi)者消費(fèi)者是不能用無機(jī)物制造有機(jī)物的生物，它們直接或間接地依賴于生產(chǎn)者所制造的有機(jī)物質(zhì)，是異養(yǎng)

3、生物。消費(fèi)者在生態(tài)系統(tǒng)中起著重要的作用，它不僅對(duì)初級(jí)生產(chǎn)物起著加工、再生產(chǎn)的作用，而且對(duì)其他生物的生存、繁衍起著積極作用。一、生態(tài)系統(tǒng)的組成要素及功能分解者都屬于異養(yǎng)生物，這些異養(yǎng)生物在生態(tài)系統(tǒng)中連續(xù)地進(jìn)行著分解作用，把復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)逐步分解為簡(jiǎn)單的有機(jī)物，最終以無機(jī)物的形式回歸到環(huán)境中。分解者在生態(tài)系統(tǒng)中的作用是極為重要的，如果沒有它們，動(dòng)植物尸體將會(huì)堆積成災(zāi)，物質(zhì)不能循環(huán)，生態(tài)系統(tǒng)將毀滅。分解者一、生態(tài)系統(tǒng)的組成要素及功能二、生態(tài)系統(tǒng)的物種結(jié)構(gòu)（一）物種結(jié)構(gòu)一些對(duì)其他物種具有不成比例影響的物種，在維護(hù)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定方面起著重要作用。如果它們消失或削弱，整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)就可能要發(fā)生根本

4、性的變化，這樣的物種稱為關(guān)鍵種。關(guān)鍵種冗余種在一些群落中有些種是冗余的，這些種的去除不會(huì)引起生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)其他物種的丟失，同時(shí)對(duì)整個(gè)群落和生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能不會(huì)造成太大的影響。（二）物種在生態(tài)系統(tǒng)中的作用認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)中每個(gè)物種都具有同樣重要功能，一個(gè)鉚釘或一個(gè)關(guān)鍵種的丟失或滅絕都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故或系統(tǒng)變故。鉚釘假說冗余假說認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)中物種作用有顯著的不同，某些在生態(tài)功能上有相當(dāng)程度的重疊，而冗余種在短時(shí)間內(nèi)似乎多余，但經(jīng)過在變化環(huán)境中長(zhǎng)期發(fā)展，次要種和冗余種就可能在新環(huán)境下變?yōu)閮?yōu)勢(shì)種或關(guān)鍵種，改變和充實(shí)原來的生態(tài)系統(tǒng)。三、生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)食物鏈?zhǔn)澄锞W(wǎng)是指由生產(chǎn)者和各級(jí)消費(fèi)者組成的能量運(yùn)轉(zhuǎn)序列，

5、是生物之間食物關(guān)系的體現(xiàn)。生態(tài)系統(tǒng)通過食物鏈把生物與非生物，生產(chǎn)者與消費(fèi)者，消費(fèi)者與消費(fèi)者連成一個(gè)整體。食物鏈在自然生態(tài)系統(tǒng)中主要有牧食食物鏈和碎食食物鏈。 在生態(tài)系統(tǒng)中，一種生物同時(shí)屬于數(shù)條食物鏈，而且食物鏈往往是交叉鏈索，形成復(fù)雜的網(wǎng)格式結(jié)構(gòu)即食物網(wǎng)。生態(tài)系統(tǒng)中各生物成分間通過食物網(wǎng)發(fā)生直接和間接的聯(lián)系，保持著生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的相對(duì)穩(wěn)定性。（一）食物網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不取食任何其他生物。食物網(wǎng)中，基位種稱為源點(diǎn)，包括一種或數(shù)種被食者。為簡(jiǎn)化食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)，把營(yíng)養(yǎng)階層相同的不同物種或相同物種不同發(fā)育階段作為一個(gè)營(yíng)養(yǎng)物種。根據(jù)物種在食物網(wǎng)中所處的位置可分為三種類型：頂位種食物網(wǎng)中不被任何其他天敵捕食的

6、物種。在食物網(wǎng)中，頂位種常稱為收點(diǎn)，描述一種或數(shù)種捕食者。中位種它在食物網(wǎng)中既有捕食者，又有被食者?；环N“自下而上”：較低營(yíng)養(yǎng)階層的密度、生物量等決定較高營(yíng)養(yǎng)階層的種群結(jié)構(gòu)，稱為上行效應(yīng)。 “自上而下”：較低營(yíng)養(yǎng)階層的種群結(jié)構(gòu)依賴于較高營(yíng)養(yǎng)階層物種的影響，稱為下行效應(yīng)。（二）食物網(wǎng)的控制機(jī)理三級(jí)消費(fèi)者二級(jí)消費(fèi)者一級(jí)消費(fèi)者生產(chǎn)者分解者糞便、死亡體植物、藻類等細(xì)菌、真菌和微生物等（三）生態(tài)金字塔生態(tài)錐體（孫儒泳，等，）生物量錐體生物量錐體（倒置）能量錐體數(shù)量錐體（四）生態(tài)效率生態(tài)效率是指各種能流參數(shù)的任何一個(gè)參數(shù)在營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間或營(yíng)養(yǎng)級(jí)內(nèi)部的比值關(guān)系。攝食量（I）：表示一個(gè)生物所攝取的能量。對(duì)于植物

7、來說，它代表光合作用所吸收的日光能；對(duì)于動(dòng)物來說，它代表動(dòng)物攝入食物的能量。同化量（A）：對(duì)于動(dòng)物來說，它是消化后吸收的能量，對(duì)分解者是指對(duì)細(xì)胞外的吸收能量；對(duì)于植物來說，它指在光合作用中所固定的能量，常常以總初級(jí)產(chǎn)量表示。呼吸量（R）：指生物在呼吸等新陳代謝和各種活動(dòng)中所消耗的全部能量。生產(chǎn)量（P）：指生物在呼吸消耗后凈剩的同化能量值，它以有機(jī)物質(zhì)的形式累積在生物體內(nèi)或生態(tài)系統(tǒng)中。對(duì)于植物來說，它是凈初級(jí)生產(chǎn)量。對(duì)于動(dòng)物來說，它是同化量扣除呼吸量以后凈剩的能量值，即P A R。同化效率：是衡量生態(tài)系統(tǒng)中有機(jī)體或營(yíng)養(yǎng)級(jí)利用能量的效率。 同化效率被植物固定的能量植物吸收的日光能 或被動(dòng)物消化吸收

8、的能量動(dòng)物攝食的能量 即A An In 式中，n 為營(yíng)養(yǎng)級(jí)數(shù)。生長(zhǎng)效率：又稱生產(chǎn)效率。是指同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的凈生產(chǎn)量與同化能量的比值。 生產(chǎn)效率n 營(yíng)養(yǎng)級(jí)的凈生產(chǎn)量n 營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化能量 即P Pn An（四）生態(tài)效率消費(fèi)效率：又稱利用效率。是指一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)所消耗的能量占前一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的凈生產(chǎn)量的百分比。 消費(fèi)效率n 營(yíng)養(yǎng)級(jí)的消費(fèi)能量n 營(yíng)養(yǎng)級(jí)的凈生產(chǎn)量 即C In Pn林德曼效率：是指n 營(yíng)養(yǎng)級(jí)所獲得的能量占n 營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得能量之比，它相當(dāng)于同化效率、生產(chǎn)效率和消費(fèi)效率的乘積，即 林德曼效率（n ）營(yíng)養(yǎng)級(jí)攝取的食物n 營(yíng)養(yǎng)級(jí)攝取的食物 因此，林德曼效率也被稱為“生態(tài)效率”。（四）生態(tài)效率四、生態(tài)系統(tǒng)的空間

9、與時(shí)間結(jié)構(gòu)自然生態(tài)系統(tǒng)一般都有分層現(xiàn)象，成層結(jié)構(gòu)是自然選擇的結(jié)果，它顯著提高了植物利用環(huán)境資源的能力。（一）空間結(jié)構(gòu)如水域生態(tài)系統(tǒng)：大量的浮游植物聚集于水的表層；浮游動(dòng)物和魚、蝦等多生活在水中；底層沉積污泥層中有大量細(xì)菌等微生物。（二）時(shí)間結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和外貌會(huì)時(shí)間不同而變化，這反應(yīng)出生態(tài)系統(tǒng)在時(shí)間上的動(dòng)態(tài)。短時(shí)間周期性變化在生態(tài)系統(tǒng)中是較為普遍的現(xiàn)象。第二節(jié) 第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的基本功能一、生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)三、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)四、生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞五、生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)一、生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)（一）初級(jí)生產(chǎn)1初級(jí)生產(chǎn)量的計(jì)算初級(jí)生產(chǎn)量通過光合作用固定的太陽能或制造的

10、有機(jī)物質(zhì)，又稱第一性生產(chǎn)量。凈初級(jí)生產(chǎn)量初級(jí)生產(chǎn)過程中植物固定的能量用于呼吸、生長(zhǎng)和生殖生產(chǎn)量?？晒┥鷳B(tài)系統(tǒng)其他生物利用的能量?？偝跫?jí)生產(chǎn)量包括消耗在內(nèi)的全部生產(chǎn)量。測(cè)定方法收獲量測(cè)定法、氧氣測(cè)定法、二氧化碳測(cè)定法、放射性標(biāo)記物測(cè)定法和葉綠素測(cè)定法。海洋中珊瑚礁生海藻床是高生產(chǎn)量的，而且由河口灣向大陸架到大洋區(qū)，單位面積凈初級(jí)生產(chǎn)量和生物量有明顯降低的趨勢(shì)；陸地上，熱帶雨林是生產(chǎn)量最高的，而且熱帶雨林向溫帶常綠林、落葉林、北方針葉林、稀樹草原、溫帶草原地、寒漠和荒漠依次減少。2初級(jí)生產(chǎn)量的變化水體和陸地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)量都有垂直變化生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)量隨群落的演替而變化在被同化的能量中，用于動(dòng)物

11、的呼吸代謝和生命維持的能量最終以熱的形式消散掉，其余用于動(dòng)物各器官組織的生長(zhǎng)和繁殖新的個(gè)體，這就是我們所說的次級(jí)生產(chǎn)量。（二）次級(jí)生產(chǎn)次級(jí)生產(chǎn)量食物種群動(dòng)物得到的動(dòng)物未得到的動(dòng)物吃進(jìn)的動(dòng)物未吃進(jìn)的被同化的未同化的凈次級(jí)生產(chǎn)量呼吸代謝被更高營(yíng)養(yǎng)級(jí)取食未被取食次級(jí)生產(chǎn)量的一般生產(chǎn)過程二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)（一）研究能量傳遞規(guī)律的熱力學(xué)定律能量在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的傳遞和轉(zhuǎn)化規(guī)律服從熱力學(xué)的兩個(gè)定律：熱力學(xué)第一定律在自然界中，能量既不能消失也不能憑空產(chǎn)生，它只能以嚴(yán)格的當(dāng)量比例由一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。熱力學(xué)第二定律在封閉系統(tǒng)中，一切過程都伴隨著能量改變，在能量的傳遞和轉(zhuǎn)化過程中，除了一部分可以繼續(xù)傳遞和

12、做功的能量外，總有一部分不能繼續(xù)傳遞和做功，而以熱的形式消散，這部分能量使系統(tǒng)的熵和無序性增加。（二）能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動(dòng)的特點(diǎn) 太陽的輻射能以光能的形式輸人生態(tài)系統(tǒng)后，通過光合作用被植物所固定，此后不能再以光能的形式返回； 自養(yǎng)生物被異養(yǎng)生物攝食后，能量就由自養(yǎng)生物流到異養(yǎng)生物體內(nèi)，不能再返回給自養(yǎng)生物； 從總的能流途徑而言，能量只是一次性流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)，是不可逆的。2能流是單向流，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：1能流在生態(tài)系統(tǒng)中和在物理系統(tǒng)中不同4能量在流動(dòng)中質(zhì)量逐漸提高3能量在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的過程是不斷遞減的過程 各營(yíng)養(yǎng)級(jí)消費(fèi)者不可能百分之百地利用前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量； 各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化作用也不是百分之

13、百的，總有一部分不被同化； 生物在維持生命過程中進(jìn)行新陳代謝總是要消耗一部分能量。一個(gè)普適生態(tài)系統(tǒng)的能流模型（Odum, 1959）光合作用呼吸總生產(chǎn)量入射日光能草食動(dòng)物肉食動(dòng)物頂級(jí)肉食動(dòng)物分解者貯存有機(jī)物質(zhì)凈生產(chǎn)量群落呼吸輸出三、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，通過綠色植物吸收，進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，被其他生物重復(fù)利用，最后在歸入環(huán)境中，稱為物質(zhì)循環(huán)，又稱為生物地球化學(xué)循環(huán)。物質(zhì)循環(huán)（一）物質(zhì)循環(huán)的模式物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)實(shí)際上是在庫與庫之間彼此流通。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)量的某種化合物構(gòu)成的，對(duì)于某一種元素而言，存在一個(gè)或多個(gè)主要的蓄庫。庫

14、流通量常用單位時(shí)間、單位面積內(nèi)通過的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的絕對(duì)值表達(dá)。有機(jī)物分解的速率影響物質(zhì)循環(huán)速率最重要的因素有：循環(huán)元素的性質(zhì)生物的生長(zhǎng)速率周轉(zhuǎn)時(shí)間表達(dá)了移動(dòng)庫中全部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)所需要的時(shí)間。周轉(zhuǎn)率=流通率庫中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)總量周轉(zhuǎn)時(shí)間=庫中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)總量流通率為了表示一個(gè)特定的流通過程對(duì)有關(guān)庫的相對(duì)重發(fā)性，用周轉(zhuǎn)率和周轉(zhuǎn)時(shí)間來表示。（二）物質(zhì)循環(huán)的類型物質(zhì)的主要蓄庫在土壤、沉積物和巖石中，而無氣體狀態(tài)，因此這類物質(zhì)循環(huán)的全球性不如氣體型循環(huán)，循環(huán)性能也不完善。沉積型循環(huán)氣體循環(huán)水循環(huán)所有的物質(zhì)循環(huán)都是在水循環(huán)推動(dòng)下完成的，水循環(huán)是物質(zhì)循環(huán)的核心。物質(zhì)的主要儲(chǔ)存庫是大氣和海洋，循環(huán)與大氣和海洋密切相連，具有明顯

15、的全球性，循環(huán)性能量最為完善。大氣13 00040 000425 000385 0001 350 000 000111 00071 00040 000地下水8 200 000冰27 500 000全球水循環(huán)庫含量以km3為單位，流通率單位是km3/a，圖中不包括巖石圈的含水量全球碳循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的碳循環(huán)森林生態(tài)系統(tǒng) 森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地中重要的碳匯和碳源,在這個(gè)系統(tǒng)中, 植物首先通過光合作用吸收CO2生成有機(jī)質(zhì)貯藏在體內(nèi),這是森林吸收碳素的過程，成為碳匯。 而后,通過植物自身的呼吸作用要釋放出一部分碳素，同時(shí)以枯枝落葉、根屑等形式把碳貯藏在土壤中,而土壤中的碳有一部分會(huì)被微生物和其它的異養(yǎng)生物通

16、過分解和呼吸釋放到大氣中，成為碳源。大氣CO2濃度與溫度變化(夏威夷)什么是溫室效應(yīng)？ 沉積型循環(huán)-硫循環(huán)沉積型循環(huán)-磷循環(huán)（三）有毒物質(zhì)循環(huán)1物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)某種物質(zhì)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)后，使環(huán)境正常組成和性質(zhì)發(fā)生變化，在一定時(shí)間內(nèi)直接或間接地有害于人或生物時(shí)，就稱為有毒物質(zhì)或稱為污染物。對(duì)有機(jī)體有毒的物質(zhì)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，通過食物鏈富集或被分解的過程。有毒物質(zhì)有毒物質(zhì)循環(huán)毒物進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)的途徑是多種多樣的；大多數(shù)毒物在生物體內(nèi)具有濃縮現(xiàn)象；毒物進(jìn)入環(huán)境經(jīng)歷遷移和轉(zhuǎn)化的過程。特點(diǎn)物質(zhì)交換廢物處理循環(huán)原料提取加工生產(chǎn)貯存運(yùn)輸使用消耗進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)2有機(jī)毒物DDT在生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)DDT富集的途徑有兩個(gè)：（1）

17、經(jīng)過植物的莖和葉及根系進(jìn)入植物體，在體內(nèi)積累，被草食動(dòng)物吃掉再被肉食動(dòng)物所攝取，逐級(jí)濃縮；（2）經(jīng)過土壤動(dòng)物，再被地上的食蟲動(dòng)物所捕食，食蟲動(dòng)物又可以被高級(jí)的肉食動(dòng)物等所捕食，逐級(jí)濃縮。生物富集或生物放大：類似DDT人工合成大分子化合物不能被生物消化與分解，沿食物鏈轉(zhuǎn)移，食物鏈越復(fù)雜，逐級(jí)積累濃度越大，呈倒金字塔形。（3）水土壤植物人畜3重金屬汞在生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)（1）大氣土壤植物人畜（2）廢水水生植物水生動(dòng)物人畜地殼中汞經(jīng)過兩種途徑進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)：汞循環(huán)（mercury cycle）是重金屬在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)的典型代表。（1）火山爆發(fā)、巖石風(fēng)化、巖熔等自然運(yùn)動(dòng)；（2）人類活動(dòng)，如開采、冶煉、農(nóng)藥

18、噴灑等。生態(tài)系統(tǒng)中的主要循環(huán)：汞被稱為有毒物質(zhì)的原因：他的化合物毒性很高；在生物的作用下，金屬汞和二價(jià)離子汞能轉(zhuǎn)化成為毒性更高的甲基汞（比無機(jī)汞毒性高50-100倍），這種轉(zhuǎn)化被稱為汞的生物甲基化作用；甲基汞可以隨生物富集逐級(jí)放大。四、生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞（一） 信息與信息量 信息是生態(tài)系統(tǒng)的基本功能之一，是自然、社會(huì)間的普遍聯(lián)系，而且是雙向的，有從輸入到輸出的信息傳遞，也有從輸出向輸入的信息反饋。（二） 信息及其傳遞1. 物理信息及其傳遞 生態(tài)系統(tǒng)中以物理過程為傳遞形式的信息為物理信息，生態(tài)系統(tǒng)中的各種光、聲、熱、電和磁都是物理信息 生態(tài)系統(tǒng)中包含多種多樣的信息，大致可以分為物理信息、化學(xué)信息

19、、行為信息和營(yíng)養(yǎng)信息。2. 化學(xué)信息及其傳遞信息素生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)層次都有生物代謝產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)參與傳遞信息、協(xié)調(diào)各種功能，這種傳遞信息的化學(xué)物質(zhì)通稱為信息素。通過種間信息素調(diào)節(jié)種群之間的活動(dòng)。通過激素或神經(jīng)體液系統(tǒng)協(xié)調(diào)各器官的活動(dòng)。通過種內(nèi)信息素協(xié)調(diào)個(gè)體之間的活動(dòng)，以調(diào)節(jié)受納動(dòng)物的發(fā)育、繁殖和行為，并可提供某些情報(bào)貯存在記憶中。種群內(nèi)部個(gè) 體 內(nèi)群落內(nèi)部 動(dòng)物植物之間的化學(xué)信息 動(dòng)物之間的化學(xué)信息 植物之間的化學(xué)信息 種間信息素主要是次生代謝物生物堿、萜類、黃酮類、非蛋白質(zhì)有毒氨基酸，以及各種苷類、芳香族化合物等。 在生態(tài)系統(tǒng)中生物的食物鏈就是一個(gè)生物的營(yíng)養(yǎng)信息系統(tǒng)，各種生物通過營(yíng)養(yǎng)信息關(guān)系連

20、成一個(gè)互相依存和相互制約的整體。3. 行為信息及其傳遞 許多植物的異常表現(xiàn)和動(dòng)物異常行動(dòng)傳遞了某種信息，可通稱為行為信息。4. 營(yíng)養(yǎng)信息及其傳遞五、生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)（一）生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)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(gè)系統(tǒng)，如果其狀況能夠決定輸入，就說明它有反饋機(jī)制的存在。 反饋分為正反饋和負(fù)反饋，負(fù)反饋控制可使系統(tǒng)保持穩(wěn)定，正反饋使偏離加劇。生態(tài)系統(tǒng)的正反饋與負(fù)反饋 生態(tài)危機(jī)是指由于人類盲目活動(dòng)而導(dǎo)致局部地區(qū)甚至整個(gè)生物圈結(jié)構(gòu)和功能的失衡，從而威脅到人類的生存。（二）生態(tài)系統(tǒng)平衡 生態(tài)平衡是指生態(tài)系統(tǒng)通過發(fā)育和調(diào)節(jié)所達(dá)到的一種穩(wěn)定狀況，它包括結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定、功能上的穩(wěn)

21、定和能量輸入、輸出上的穩(wěn)定。第三節(jié) 第三節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)的基本原理及其應(yīng)用一、基本原理二、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)基本理論的應(yīng)用一、基本原理（一） 系統(tǒng)開放原理 生態(tài)系統(tǒng)具有開放系統(tǒng)的基本特征。（二） 相生相克原理 自然界中的各類生物間，生物與其生存環(huán)境間都存在 著相互作用、相互依存和相互制約的關(guān)系。（三） 物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)原理（四） 生態(tài)平衡與耐受極限原理（五） 生態(tài)位原理 生態(tài)位是物種特征屬性的表現(xiàn)（六） 等級(jí)系統(tǒng)原理二、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)基本理論的應(yīng)用（一） 生態(tài)工程生態(tài)工程是生態(tài)學(xué)原理與現(xiàn)代技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。（二） 產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)（三） 城市生態(tài)系統(tǒng)的管理第四節(jié) 第四節(jié) 世界主要生態(tài)系統(tǒng)的類型及其

22、分布一、世界陸地生態(tài)系統(tǒng)分布的基本規(guī)律二、世界主要生態(tài)系統(tǒng)類型及特點(diǎn)一、世界陸地生態(tài)系統(tǒng)分布的基本規(guī)律（一） 陸地生態(tài)系統(tǒng)分布的水平地帶性地球表面的水熱條件等環(huán)境要素，沿緯度或經(jīng)度方向發(fā)生遞變，從而引起植被也沿緯度或經(jīng)度方向呈水平更替的現(xiàn)象，稱為植被分布的水平地帶性。一、世界陸地生態(tài)系統(tǒng)分布的基本規(guī)律（一） 陸地生態(tài)系統(tǒng)分布的水平地帶性緯向地帶性沿緯度方向有規(guī)律地更替的植被分布，稱為植被分布的緯向地帶性。在北半球從低緯度到高緯度依次出現(xiàn)熱帶雨林、亞熱帶常綠闊葉林、溫帶夏綠闊葉林、寒溫帶針葉林、寒帶凍原和極地荒漠。經(jīng)向地帶性以水分條件為主導(dǎo)因素，引起植物分布由沿海向內(nèi)陸發(fā)生更替，這種分布格式被稱

23、為經(jīng)向地帶性。我國(guó)植被的地帶性分布我國(guó)植物分布具有明顯的緯向地帶性和經(jīng)向地帶性。同時(shí)，又因幾個(gè)大山脈的阻擋作用而表現(xiàn)出一些特殊性。（二） 陸地生態(tài)系統(tǒng)分布的垂直地帶性由于海拔高度的變化引起自然生態(tài)系統(tǒng)有規(guī)律地垂直更替，稱為垂直地帶性。二、世界主要生態(tài)系統(tǒng)類型及特點(diǎn)（一） 森林生態(tài)系統(tǒng)（二）草地生態(tài)系統(tǒng)（三）河流生態(tài)系統(tǒng)（四）湖泊生態(tài)系統(tǒng)（五）海洋生態(tài)系統(tǒng)（六）濕地生態(tài)系統(tǒng)（七）農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)森林森林什么是森林生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)（forest ecosystem）是主要以喬木為建群種或優(yōu)勢(shì)種的生物群落與其所在生態(tài)環(huán)境相互作用，形成的一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。一、森林生態(tài)系統(tǒng) 森林生態(tài)系統(tǒng)就是森林群

24、落與其環(huán)境在功能流的作用下形成一定結(jié)構(gòu)、功能和自行調(diào)控的自然綜合體。 森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)中面積最大、最重要的自然生態(tài)系統(tǒng)。森林生態(tài)系統(tǒng)具有以下主要的共同特征：（一）物種繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜（二）生態(tài)系統(tǒng)類型多樣（三）生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性高（四）生產(chǎn)力高，現(xiàn)存量大，對(duì)環(huán)境影響大森林在全球環(huán)境中發(fā)揮著重要的作用：（一）是養(yǎng)護(hù)生物最重要的基地；（二）可大量吸收二氧化碳；（三）是重要的經(jīng)濟(jì)資源；（四）在防風(fēng)沙、保水土、抗御水旱、風(fēng)災(zāi)方面有重要生態(tài)作用等。森林在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)方面的作用是無法替代的。森林生態(tài)服務(wù)功能與價(jià)值林產(chǎn)品調(diào)節(jié)氣候水源涵養(yǎng)生物多樣性碳吸存生態(tài)旅游森林的地帶性特征分類針葉林生態(tài)系統(tǒng)落葉闊葉林

25、生態(tài)系統(tǒng)硬葉常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)亞熱帶常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)季雨林生態(tài)系統(tǒng)熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)針葉林生態(tài)系統(tǒng) 氣候特點(diǎn)：夏季溫暖而短暫，冬季嚴(yán)寒而漫長(zhǎng)，年降水量300600mm，大陸性氣候。 樹種組成：云杉、冷杉、松樹 層次簡(jiǎn)單：林冠層、灌木層、苔蘚層 分布范圍：歐亞大陸的北部和北美洲中低緯度高山落葉闊葉林生態(tài)系統(tǒng) 分布范圍：北緯3050溫帶地區(qū) 氣候特征：四季分明、夏季炎熱多雨、冬季寒冷。 樹種組成：山毛櫸屬、櫟屬、槭屬、核桃屬、鵝掌楸屬硬葉常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng) 分布區(qū)域：亞熱帶 氣候特征：夏季干燥炎熱、冬季溫和多雨的地中海氣候 樹種組成：栓皮櫟、刺葉櫟、油橄欖、桉樹亞熱帶常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng) 分布區(qū)域：

26、亞熱帶，南北緯25 40 氣候特征：四季分明、夏季高溫潮濕、冬季降水較少，有時(shí)出現(xiàn)霜雪，但無嚴(yán)寒 樹種組成：殼斗科、樟科、山茶科、木蘭科、金縷梅科（葉片中等大小、橢圓形、漸尖、革質(zhì)、葉表有光澤無毛、垂直于陽光排列） 組成層次：?jiǎn)棠緦樱?2層）、發(fā)達(dá)的灌木層和草本層季雨林生態(tài)系統(tǒng) 是分布在具有明顯干濕季節(jié)變化熱帶地區(qū)，在干季或多或少，甚至全部落葉的森林植物群落。 群落結(jié)構(gòu)較雨林簡(jiǎn)單，混交林熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng) 氣候特征：年雨量5001500毫米，有5個(gè)月以上月雨量不到100毫米的熱帶地區(qū) 樹種組成：季雨林群落具有明顯的季節(jié)性變化：旱季，上層喬木多數(shù)落葉，林冠稀疏，下層草本枯黃；雨季，林冠濃密，整個(gè)季

27、相由黃褐色轉(zhuǎn)為綠色。群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，林內(nèi)藤本及附生植物稀少。 熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)分布區(qū)域：南美洲、亞洲熱帶和澳大利亞東北部氣候條件：水熱充沛，分布均勻，年均溫在2328 之間，年降雨量2000mm、相對(duì)濕度90。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生態(tài)位高度分化，無明顯季節(jié)變化。45000種高等植物（木本，板狀根、裸芽、多昆蟲授粉、葉常綠、革質(zhì)、中等大小、葉形一致；藤本和附生植物發(fā)達(dá)）世界森林的現(xiàn)狀與分布1、現(xiàn)狀：總量少，覆蓋率低。2、分布：十分不均勻現(xiàn)存的原始森林集中分布在亞寒帶針葉林和熱帶雨林地區(qū)其中亞馬孫熱帶雨林是地球上現(xiàn)存面積最大，保存比較完整的一片原始森林3、森林破壞嚴(yán)重現(xiàn)在世界森林面積在不斷減少，特別是大片熱帶

28、原始林正遭受毀滅性的破壞。返回森林生態(tài)系統(tǒng)退化的原因與現(xiàn)狀 主要表現(xiàn)：森林面積較少、林分結(jié)構(gòu)單一、林地土壤質(zhì)量變差、初級(jí)生產(chǎn)力降低、生物多樣性減少、生態(tài)服務(wù)功能下降等。 退化原因：自然原因：包括病蟲害、干旱、洪澇和地震等自然災(zāi)害人為原因：農(nóng)田侵占、伐木、采礦、道路擴(kuò)展和基建工程草地草地草地生態(tài)系統(tǒng)（grassland ecosystem）是在一定草地空間范圍內(nèi)共同生存于其中的所有生物（即生物群落）與其環(huán)境之間不斷進(jìn)行著物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞的綜合自然整體（周壽榮，1996）。草地生態(tài)系統(tǒng)二、草地生態(tài)系統(tǒng)草地可分為草原和草甸。 草原因受水分條件的限制，動(dòng)物區(qū)系的豐富程度及生物量均較森林低，

29、但明顯比荒漠高。 草原處于濕潤(rùn)的森林區(qū)與干旱的荒漠區(qū)之間，草原的凈初級(jí)生產(chǎn)力變動(dòng)較大 。根據(jù)草原的組成和地理分布，可分為： 草原是地球上草地的主要類型，是內(nèi)陸干旱到半濕潤(rùn)氣候條件的產(chǎn)物，以旱生多年生禾草占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，多年生雜草及半灌木也或多或少起到顯著作用。溫帶草原熱帶草原分布在南北兩半球的中緯度地帶，如歐亞大陸草原、北美大陸草原和南美草原等。分布在熱帶、亞熱帶，其特點(diǎn)是在高大禾草（常達(dá)23 m）的背景上常散生一些不高的喬木，故被稱為稀樹草原或薩王納。溫帶草原熱帶草原世界主要草地分布中國(guó)主要草地分布天然草地亞歐大陸草原（steppe）北美普列利草原（prairie）南美潘帕斯草原（pampas）

30、薩王納稀樹草原（savanna）內(nèi)蒙古草甸草原山地草原東北蘆葦沼澤草地 高寒草原荒漠草原鹽生草原加拿大高草草原美國(guó)西部矮草草原干熱河谷稀樹草原若爾蓋草原希拉穆仁草原空中草原呼倫貝爾草原伊犁草原錫林郭勒草原鄂爾多斯草原川西高寒草原那曲高寒草原草地生態(tài)系統(tǒng)功能：產(chǎn)品生產(chǎn)：食物、糧食、能源水土保持；土壤形成；凈化空氣；調(diào)節(jié)氣候；防風(fēng)固沙；維持碳平衡；美化環(huán)境。河流河流河流三、河流生態(tài)系統(tǒng) 河流生態(tài)系統(tǒng)是指那些水流流動(dòng)湍急和流動(dòng)較大的江河、溪澗和水渠等，即河流生物群落與大氣、河水及底質(zhì)之間連續(xù)進(jìn)行物質(zhì)交換和能量傳遞而形成的結(jié)構(gòu)、功能統(tǒng)一的流水生態(tài)單元。生物群落：急流生物群落，緩流生物群落。氧氣豐富。陸

31、水交換；水流不停；特點(diǎn)：（五）還具有趨觸性等適應(yīng)特征。（三）具有鉤和吸盤等附著器；（二）有些能夠持久地附著在固定的物體上；（一）一般具有流線型的身體，或許多急流動(dòng)物具有非常扁平的身體；（四）黏著的下表面；急流生物群落是河流的典型生物代表，它們的適應(yīng)性表現(xiàn)在：湖泊大地明珠湖泊湖泊四、湖泊生態(tài)系統(tǒng)（一）湖泊生態(tài)系統(tǒng)的基本特征：界限明顯；面積較??；湖泊的分層現(xiàn)象；水量變化較大；演替，發(fā)育緩慢。（二）湖泊生物群落1沿岸帶生物群落消費(fèi)者：附生生物類型中有池塘螺類、蜉蝣和蜻蜓稚蟲、輪蟲、扁蟲、苔蘚蟲等。生產(chǎn)者主要是硅藻、綠藻和藍(lán)藻。3深水帶生物群落2敞水帶生物群落生產(chǎn)者：有根的或底棲植物和浮游或漂浮植物。

32、主要由水和淤泥中間的細(xì)菌、真菌和無脊椎動(dòng)物組成。海洋海洋五、海洋生態(tài)系統(tǒng)（一）海洋生態(tài)系統(tǒng)的主要特征1生產(chǎn)者均為小型即由體型極小、數(shù)量極大、種類繁多的浮游植物和一些微生物組成。 海水的密度 海水在不斷地小規(guī)模地相對(duì)地運(yùn)動(dòng) 海洋中大規(guī)模環(huán)流4生物分布的范圍很廣2海洋為消費(fèi)者提供了廣闊的活動(dòng)場(chǎng)所3生產(chǎn)者轉(zhuǎn)化為初級(jí)消費(fèi)者的物質(zhì)循環(huán)效率高海洋面積大，海洋中有大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)海洋條件復(fù)雜（二）海洋環(huán)境的主要特點(diǎn)1海洋是巨大的，它覆蓋70%以上的地球表面2海洋有連續(xù)和周期的循環(huán)3海水含有鹽分4海洋是一個(gè)容納熱量的“大水庫”（三）海洋生物浮游生物游泳生物底棲生物在水流運(yùn)動(dòng)的作用下，被動(dòng)地漂浮于水層中的生物類群

33、，一般體積微小、種類多、分布廣，遍布于整個(gè)海洋的上層。一些具有發(fā)達(dá)運(yùn)動(dòng)器官和游泳能力很強(qiáng)的動(dòng)物，海洋中的魚類、大型甲殼動(dòng)物、龜類、哺乳類和海洋鳥類等屬于游泳動(dòng)物。一個(gè)很大的水生生態(tài)類群，種類很多，包括了一些原始的多細(xì)胞動(dòng)物，如海綿和海百合。濕地濕地六、濕地生態(tài)系統(tǒng) 濕地生態(tài)系統(tǒng)是指地表過濕或常年積水，生長(zhǎng)著濕地植物的地區(qū)。濕地是開放水域與陸地之間過渡性的生態(tài)系統(tǒng)，它兼有水域和陸地生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)，具有其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和功能。 全世界濕地約有5.14億hm2，約占陸地總面積的6%。濕地環(huán)境有機(jī)物難以分解，故泥炭的積累，濕地常呈現(xiàn)一定的發(fā)育過程：隨著泥炭的逐漸積累，礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)由多而少?？煞譃椋焊火B(yǎng)沼澤貧養(yǎng)沼澤中養(yǎng)沼澤是沼澤發(fā)育的最初階段。水源補(bǔ)給主要是地下水，水流帶來大量礦物質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)較為豐富。植物主要是苔草、蘆葦、蒿草、柳、落葉松、水松等。富養(yǎng)沼澤沼澤發(fā)育的最后階段。由于泥炭層的增厚，沼澤中部隆