保護生物學(xué)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)

1、關(guān)于保護生物學(xué)的生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)第1頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四第一章 緒論內(nèi)容提要生態(tài)學(xué)的概念與由來學(xué)科的形成與發(fā)展生態(tài)學(xué)主要分支學(xué)科現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的研究熱點生態(tài)學(xué)研究方法主題詞: Global Change ；CERN； “3S”第 一 章 緒 論第2頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四第二章 生物與環(huán)境1. 環(huán)境、生態(tài)因子與生境2. 光及其生態(tài)作用3. 溫度及其生態(tài)作用4.水生命之源5.土壤7.其他主題詞: 生境 ；異質(zhì)性；生態(tài)型；生物多樣性第3頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四第三章 種群生態(tài)學(xué)內(nèi)容提要種群定義及其基本特征種群

2、數(shù)量特征與種群增長種內(nèi)關(guān)系及種間關(guān)系物種形成學(xué)說與適應(yīng)對策研究實例第三章 種群生態(tài)學(xué)第4頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四第四章 群落生態(tài)學(xué)內(nèi)容提要生物群落定義及其基本特征生物群落的種類組成生物群落的結(jié)構(gòu)生物群落的動態(tài)生物群落的分類與排序地球上的主要生物群落第四章 群落生態(tài)學(xué)第5頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四第6頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)內(nèi)容提要生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)概述生態(tài)系統(tǒng)組成要素、結(jié)構(gòu)及原理生態(tài)系統(tǒng)能量流動生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能與健康評價主題詞: CERN；生物

3、地球化學(xué)循環(huán)；生態(tài)系統(tǒng)承載力；全球變化第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第7頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四第一節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)概述內(nèi)容提要生態(tài)系統(tǒng)概念與內(nèi)涵生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)概念與發(fā)展生態(tài)系統(tǒng)的基本特征生態(tài)系統(tǒng)的研究內(nèi)容及其發(fā)展趨勢生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)的特點系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第8頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四1. 生態(tài)系統(tǒng)的定義生態(tài)系統(tǒng)（Ecosystem）是指在一定時間和空間內(nèi)，由生物群落及其環(huán)境組成，各組成要素之間借助物種流動、能量流動、物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞和價值流動而形成的一個相互聯(lián)系、相互制約，并具有自我調(diào)節(jié)功能的復(fù)合體 （戈峰，2002）

4、。其他定義（供參考）生態(tài)系統(tǒng)一詞是英國植物生態(tài)學(xué)家A. G. Tansley（1871-1955）于1935年授銜提出的。他在研究中發(fā)現(xiàn)氣候、土壤和動物對植物的生長、分布和豐度都有明顯的影響，于是提出“生物與環(huán)境形成一個自然系統(tǒng)。正是這種系統(tǒng)構(gòu)成了地球表面上各種大小和類型的基本單元，即生態(tài)系統(tǒng)”。（幾個大人物：Odum家族）一、生態(tài)系統(tǒng)概念與內(nèi)涵第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第9頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四2. 生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)涵 （1）生態(tài)系統(tǒng)是客觀 存在的實體，具有時間、空間概念的功能單元； （2）是由生物和非生物成分組成的，以生物為主體； （3）各要素間有機地組織在一起，

5、具有整體的功能； （4）生態(tài)系統(tǒng)是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。一、生態(tài)系統(tǒng)概念與內(nèi)涵第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第10頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)（Ecosystem ecology）：是研究生態(tài)系統(tǒng)的組成要素、結(jié)構(gòu)與功能、發(fā)展與演替，以及人為影響與調(diào)控機制的生態(tài)科學(xué)。學(xué)科發(fā)展（一）寂靜的春天（Carson R，1962）（二）生物多樣性危機（三）生態(tài)系統(tǒng)健康與管理（四）國際組織（IBP、MAB、IGBP）20世紀(jì)60年代開始生態(tài)學(xué)的研究中心從群落生態(tài)學(xué)過渡為生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)，標(biāo)志著生態(tài)學(xué)發(fā)展史上的第三次飛躍，而且比前兩次更為深刻，意義更為深遠(yuǎn)。二、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)的

6、概念與發(fā)展第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第11頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四1. 生態(tài)系統(tǒng)是具有時空概念的復(fù)雜的大系統(tǒng)2. 有一定的負(fù)荷力（或稱承載力，carrying capacity）3. 有明確的功能和公益服務(wù)功能 生態(tài)系統(tǒng)不是生物分類單元，更多是作為功能單元而存在，尤其是生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能。4. 有自我維持、自我調(diào)控的功能5. 有動態(tài)的、生命的特征6. 具有健康、可持續(xù)發(fā)展特性三、生態(tài)系統(tǒng)的基本特征第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第12頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四研究內(nèi)容（1）自然生態(tài)系統(tǒng)的保護和利用（2）生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控機制的研究 （3）生態(tài)系統(tǒng)退化的

7、機理、恢復(fù)模型及其修復(fù)的研究（4）全球性生態(tài)問題的研究（5）生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的研究發(fā)展趨勢 （1）基礎(chǔ)理論研究（2）系統(tǒng)空間格局研究（3）研究方法的改善 （4）促進自然科學(xué)與社會科學(xué)的結(jié)合四、生態(tài)系統(tǒng)的研究內(nèi)容及其發(fā)展趨勢第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第13頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四以研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，促進生態(tài)系統(tǒng)健康為特點加強結(jié)構(gòu)與功能為主的基礎(chǔ)性研究采用建模與實驗研究相結(jié)合的方法 生態(tài)系統(tǒng)模型（Ecosystem model）是研究、分析和描述生態(tài)系統(tǒng)的基本方法，是從系統(tǒng)基本成分、結(jié)構(gòu)、行為處罰，簡要描繪出生態(tài)系統(tǒng)最本質(zhì)的特性和行為。五、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)特點第五章 生

8、態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第14頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四什么是系統(tǒng)？按照H. T. Odum在系統(tǒng)生態(tài)學(xué)中的定義：系統(tǒng)是由一組按照某種過程相互作用的部件所組成，直觀上可以看作是一些由方框圖表示的部件相互聯(lián)結(jié)而成的。系統(tǒng)分類系統(tǒng)可分為開放系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)和孤立系統(tǒng)如果一個系統(tǒng)和外界既有能量交流又有物質(zhì)交流，則為開放系統(tǒng)如果一個系統(tǒng)和外界只有能量交流而無物質(zhì)交流，即為封閉系統(tǒng)如果一個系統(tǒng)和外界既無能量交流又無物質(zhì)交流，則為孤立系統(tǒng)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)就是“把系統(tǒng)分析的方法應(yīng)用于生態(tài)學(xué)”六、系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第15頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四第二節(jié) 生

9、態(tài)系統(tǒng)的組成要素、結(jié)構(gòu)及原理內(nèi)容提要生態(tài)系統(tǒng)組成要素及其作用生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本原理生態(tài)系統(tǒng)的開放、整體性原理生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的主要類型第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第16頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四 生態(tài)系統(tǒng)包括生物組分和非生物組分生物組分：生產(chǎn)者、消費者、分解者等三大功能類群非生物組分：包括三部分內(nèi)容，即（1）系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的驅(qū)動因子（2）生物生長的基質(zhì)和媒介（3）生物生長代謝的材料各組成要素的功能生產(chǎn)者消費者分解者非生物環(huán)境一、生態(tài)系統(tǒng)組成要素及其作用第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第17頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四結(jié)構(gòu)是生態(tài)系統(tǒng)的基本屬性空間結(jié)構(gòu)

10、：具有明顯的分層現(xiàn)象時間結(jié)構(gòu)：生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)隨時間的變動反映出在時間序列上的動態(tài)。一般有三個時間度量，即以生態(tài)系統(tǒng)進化為主要內(nèi)容的長時間度量、以群落演替為主要內(nèi)容的中等時間度量和以晝夜、季節(jié)變化等為主的短時間變化。結(jié)構(gòu)與功能的辯證關(guān)系生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能相互依存生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能是可以相互轉(zhuǎn)變的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系是多種多樣的二、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本原理第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第18頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四生態(tài)系統(tǒng)的開放性生態(tài)系統(tǒng)是個開放系統(tǒng)（Open system）生態(tài)系統(tǒng)全方位的與系統(tǒng)外界進行交流，不斷進行著物質(zhì)、能量的交換和流動生態(tài)系統(tǒng)的開放性也表現(xiàn)在熵（En

11、tropy）的交換開放的重要意義有開放，才有輸入（Input）；有輸入，才有輸出（Output）開放，促進了各組成要素間的交流，使系統(tǒng)始終處于動態(tài)之中開放，使系統(tǒng)得到發(fā)展，交流、交換促進系統(tǒng)的發(fā)生和發(fā)展三、生態(tài)系統(tǒng)開放、整體性原理第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第19頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四生態(tài)系統(tǒng)的整體性原理整體性（Holism）是生態(tài)系統(tǒng)最重要的一個特征。整體性指系統(tǒng)作為有機整體，其存在的方式、目標(biāo)、功能都表現(xiàn)出統(tǒng)一的整體性。整體性論點整體性是生態(tài)系統(tǒng)要素與結(jié)構(gòu)的綜合體現(xiàn)，主要有三個論點：整體大于系統(tǒng)各部分之和一旦形成了系統(tǒng)，各要素不能再簡單分解成獨立要素存在各個要素

12、的性質(zhì)和行為對系統(tǒng)的整體性都是有作用的，這種作用是在各個要素相互作用過程中表現(xiàn)出來的三、生態(tài)系統(tǒng)開放、整體性原理第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第20頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各要素之間最本質(zhì)的聯(lián)系是通過營養(yǎng)來實現(xiàn)的食物鏈（Food chain）：就是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)不同生物之間在營養(yǎng)關(guān)系中形成的一環(huán)套一環(huán)的鏈條式關(guān)系。食物鏈上的每一個環(huán)節(jié)，稱為營養(yǎng)級(營養(yǎng)階層，Trophic level)。生態(tài)錐體（Ecological pyramid,P160）食物鏈的類型捕食食物鏈（Predatory food chain）如：小麥-蚜蟲-瓢蟲-鳥類碎屑食物鏈（Detritus

13、food chain） 如：枯枝落葉-分解者-食碎屑動物-小型肉食動物-大型肉食動物寄生食物鏈（Parasitic food chain）如：鳥-跳蚤-鼠疫細(xì)菌四、生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第21頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四食物網(wǎng)（Food web）生態(tài)系統(tǒng)中許多食物鏈彼此交錯連接，形成一個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即為食物網(wǎng)。P159 圖4.3 陸地生態(tài)系統(tǒng)的部分食物網(wǎng)（李博等，2000）生態(tài)效率（Ecological efficiency）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)級或營養(yǎng)級內(nèi)部的比值，常用百分?jǐn)?shù)表示，也稱傳遞效率。常用參數(shù)：捕食量(I )、同

14、化量(A) 、呼吸量(R) 、生產(chǎn)量(P)營養(yǎng)級內(nèi)：同化效率、生長效率營養(yǎng)級外：消費效率、林德曼效率四、生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第22頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四第23頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四地球上的生體系統(tǒng)多種多樣，從不同角度可劃分出多個類型根據(jù)人類活動對生態(tài)系統(tǒng)影響大小來分：自然生態(tài)系統(tǒng)、人工生態(tài)系統(tǒng)根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)所在環(huán)境性質(zhì)來分：水生生態(tài)系統(tǒng)、陸地生態(tài)系統(tǒng)根據(jù)能源的來源和水平特點來分：太陽供能系統(tǒng)、燃料功能系統(tǒng)，其中前者為主要類型，又可分為無補加的太陽功能生態(tài)系統(tǒng)、自然補加的太陽功能生態(tài)系統(tǒng)和人類補加的太陽功能生態(tài)

15、系統(tǒng)。五、生態(tài)系統(tǒng)的主要類型第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第24頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四Odum家族簡介 提起20世紀(jì)的生態(tài)學(xué)發(fā)展，不能不提到Odum家族。作為社會學(xué)家 Howard W. Odum之子，Odum認(rèn)為是父親給了自己一種從整體上（holistic)看待事物的方法。在Odum完成本科學(xué)業(yè)繼續(xù)深造時，他沒有選擇密歇根大學(xué)和康奈爾大學(xué)，因為他認(rèn)為這兩所大學(xué)的生物系沒有體現(xiàn)出這種研究的整體性。 Odum最終選擇了伊利諾斯大學(xué)（U. of Illinois)，并在那里獲得博士學(xué)位。20世紀(jì)40年代后期，Odum供職于佐治亞大學(xué)，其時佐治亞大學(xué)將要制定新的課程計劃，他

16、認(rèn)為必須立即加入生態(tài)學(xué)的內(nèi)容，當(dāng)時他的意見甚至遭到同僚的嘲笑。Odum明白，這是因為當(dāng)時還沒有一本真正意義上的生態(tài)學(xué)教科書，很多教職人員并不真正懂得生態(tài)學(xué)。第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第25頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四Odum家族簡介 1953年，Odum和弟弟 Howard Thomas Odum（當(dāng)時為耶魯大學(xué)的研究生）合著了一本生態(tài)學(xué)教科書：生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)（Fundenmentals of Ecology）。 在其后10年左右的時間里此書也是唯一一本生態(tài)學(xué)教科書。Odum繼承和發(fā)展了生態(tài)系統(tǒng)這一概念，這也是他對生態(tài)學(xué)作出的主要貢獻之一。第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第26頁，共

17、66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四第三節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動內(nèi)容提要能量流動的一般模式及基本原理生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)的能量動力學(xué)分析穩(wěn)定性同位素的應(yīng)用當(dāng)前研究熱點主題詞: GPP； NPP； Lindeman效率； 熱力學(xué)定律 第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第27頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四 生態(tài)系統(tǒng)中能量主要有兩種存在狀態(tài)：動能與勢能動能（kinetic energy）勢能（potential energy）一、能量流動的一般模式及基本原理能量流動模式第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)（一）能量流動一般模式第28頁，共66頁，2022年，

18、5月20日，8點37分，星期四生態(tài)系統(tǒng)中能量流動嚴(yán)格遵循熱力學(xué)定律熱力學(xué)第一定律：按當(dāng)量比例轉(zhuǎn)化，不能消滅和創(chuàng)造熱力學(xué)第二定律：形式之間的轉(zhuǎn)化總有一部分以熱能的形式耗散生態(tài)系統(tǒng)能量的單向流動能量在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)流動的過程中數(shù)量不斷遞減能量在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)流動的過程中質(zhì)量不斷提高生態(tài)金字塔模式能量金字塔：較為客觀、全面。上下相差1個數(shù)量級生物量金字塔：過高強調(diào)大型生物的作用。上下差5個數(shù)量級數(shù)量金字塔：高估小型生物的作用。上下密度相差10個數(shù)量級能量流動過程中速率不同（二）生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的基本原理第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第29頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四初級生產(chǎn)（Prima

19、ry production）：又稱第一性生產(chǎn)，指綠色植物和某些細(xì)菌生產(chǎn)?？偝跫壣a(chǎn)（Gross primary production，GPP）：指植物在單位面積、單位時間內(nèi)，通過光合作用固定太陽輻射的總能量。凈初級生產(chǎn)（Net primary production，NPP）：植物的總初級生產(chǎn)量減去呼吸作用消耗的能量（R），余下的有機物質(zhì)為凈初級生產(chǎn)量或凈第一性生產(chǎn)量。 GPP = NPP + R 或NPP = GPP - R影響初級生產(chǎn)力的主要因素（1）植物光合途徑（C3、C4、CAM） （2）環(huán)境污染（3）消費者的影響（捕食）及自身死亡： dB / dt = GPP R H - D二、生態(tài)系

20、統(tǒng)中的初級生產(chǎn)第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第30頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四全球初級生產(chǎn)量估算：全球NPP約170109t，期中陸地115109t。全球初級生產(chǎn)量的空間分布格局：不均勻。分布規(guī)律如下：陸地大于水域陸地NPP有隨緯度增加而逐漸降低的趨勢海洋NPP由河口灣向大陸架和大洋區(qū)逐漸降低全球面積生產(chǎn)量可劃分為三個主要等級：極低、中等、高。時間分布格局：生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力隨系統(tǒng)發(fā)育年齡而改變初級生產(chǎn)力測定方法（1）直接收割法（2）光合作用測定法（3）二氧化碳測定法（4）葉綠素測定法（5）遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用初級生產(chǎn)的生產(chǎn)效率 生產(chǎn)效率之植物的生產(chǎn)量（Pn）與同化

21、能量（An）的比值，即生產(chǎn)量占同化量的百分比二、生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第31頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四次級生產(chǎn)（Secondary production）：指生態(tài)系統(tǒng)處級生產(chǎn)以外的生物有機體的生產(chǎn)，即異養(yǎng)生物的生產(chǎn)，表現(xiàn)為動物和微生物的生長、繁殖和營養(yǎng)物質(zhì)的貯存。次級生產(chǎn)特點次級生產(chǎn)最終是以初級生產(chǎn)為基礎(chǔ)各級消費者所利用能量僅僅為被食者生產(chǎn)量的一部分 PS (次級生產(chǎn)量)= C(攝入量) Fu(排泄物、分泌物等) R(同化量)次級生產(chǎn)過程次級生產(chǎn)力受到初級生產(chǎn)量和熱力學(xué)第二定律制約。凈初級生產(chǎn)量是一切消費者的能量來源。次級生產(chǎn)模型（見下頁）三、

22、生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產(chǎn)第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第32頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四三、生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產(chǎn)次級生產(chǎn)模型第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第33頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四次級生產(chǎn)量總要比初級生產(chǎn)量少得多！第34頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四四、能量動力學(xué)分析第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué) Lindeman(1942)開創(chuàng)了定量描述生態(tài)系統(tǒng)能量動態(tài)的工作。 研究結(jié)果表明：當(dāng)太陽輻射能進入生態(tài)系統(tǒng)后，首先為生產(chǎn)者所吸收的輻射能即成為總輸入的能量。在通過植食動物、肉食動物等營養(yǎng)階層時，能量在流動中有了轉(zhuǎn)化。從總的來看，這種總能量

23、流動和轉(zhuǎn)化情況完全符合熱力學(xué)第一定律和第二定律。 O第35頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四 生態(tài)效率：是指生態(tài)系統(tǒng)中能量從一個營養(yǎng)階層流轉(zhuǎn)到另一個營養(yǎng)階層，在不同階層上能量個參數(shù)的比值。同化效率（AE）：是衡量生態(tài)系統(tǒng)中有機體或營養(yǎng)階層利用能量和食物的效率。AE=An/In消費效率（CE）：是指n營養(yǎng)階層攝食的能量與n-1營養(yǎng)階層的凈生產(chǎn)能量的比值。CE=In/NPPn-1生態(tài)效率（LE）：是指n營養(yǎng)階層取食、吸收量與n+1營養(yǎng)階層取食、吸收量的比值。相當(dāng)于同化效率、生長效率和利用效率的乘積。因由Lindeman最早提出，因此常稱為林德曼效率。 In+1/In = An

24、/In NPPn/An In+1/NPPn生長效率（GE）：是指同一營養(yǎng)階層的凈生產(chǎn)量與同化量的比值。 GE = NPPn/An能量流動中的生態(tài)效率第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第36頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四用穩(wěn)定性同位素（Isotope）檢測能量和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的研究是一種較新的手段，具有準(zhǔn)確、快速、靈敏和可定位等優(yōu)點。它深刻揭示許多取食習(xí)性變化較大的動物食性，其結(jié)果證明一些常規(guī)分析物種營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的工作是不太可靠的。大多數(shù)化學(xué)元素，包括一些穩(wěn)定性同位素被廣泛應(yīng)用，如13C、14C，15N、34S等。這些穩(wěn)定性同位素的相對濃度可用來研究整個生態(tài)系統(tǒng)的能流和物質(zhì)流。穩(wěn)定性同位素濃

25、度比的差異往往比測定其絕對值更為準(zhǔn)確。五、穩(wěn)定性同位素的應(yīng)用第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第37頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四著力于生物生產(chǎn)力提高的研究開發(fā)新能源和節(jié)約能源生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)的研究開發(fā)海洋生物群落研究六、當(dāng)前研究熱點第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第38頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四第四節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的物種流動內(nèi)容提要物種流的概念物種流的基本特點物種流動對生態(tài)系統(tǒng)的影響植物的種子流動物的遷移生物入侵（課后作業(yè)）主題詞: species flow； biological invasion 第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第39頁，共66頁，2022年，5月20日

26、，8點37分，星期四一、物種流的基本概念第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)（一）物種：指相似生物個體的集合，可正常交配并繁育后代（二）物種流：是指物種在空間位置上的變動。可以是個體的，也可以是種群、群落等多種形式。具三層含義：生物有機體與環(huán)境之間的作用所產(chǎn)生時空的變化物種種群在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)或生態(tài)系統(tǒng)間格局和數(shù)量的動態(tài)生物群落中物種組成、配置、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)變化第40頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四二、物種流的基本特點第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)（一）有序性：種群個體遷移有季節(jié)、時間和先后等秩序（二）連鎖性：種群向外擴散常是成群的。東亞飛蝗：少數(shù)個體起飛-逐步擴大-帶動巨大蝗群非洲沙漠蝗：1889

27、年中的一次飛越紅海的蝗群大約有2500億只（三）連續(xù)性：種群在系統(tǒng)內(nèi)運動常是連續(xù)不斷的，日夜兼程的進行（四）有規(guī)律和無規(guī)律移動：有規(guī)律的遷移+無規(guī)律的移動(生物入侵)第41頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四物種的增加和去除的影響物種新增會造成系統(tǒng)內(nèi)物種的大量滅絕物種去除，會造成系統(tǒng)內(nèi)物種的猛增增加物種改變生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的方向改變生物地球化學(xué)循環(huán)物種流動改變整個生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能物種流動的間接影響草本植物的引入，會增加枯落層厚度及可燃性，增加火災(zāi)發(fā)生率三、物種流動對生態(tài)系統(tǒng)的影響第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第42頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四種子雨單位時

28、間內(nèi)一定空間中種子輸入輸出的流動量母體植株上的種子向環(huán)境傳播的過程，常形象地稱為種子雨傳播動力：主要是風(fēng)，其次還有水、動物等動物的遷移昆蟲的遷飛：三種類型（課后查閱資料）水生動物的洄游鳥類的遷徙四、植物的種子雨和動物的遷移第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)五、生物入侵（選學(xué)內(nèi)容，請大家課后閱讀相關(guān)文獻）第43頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四第五節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán) 內(nèi)容提要生物地化循環(huán)概述水的生物地球化學(xué)循環(huán)碳、氮、磷、硫的生物地球化學(xué)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)分解當(dāng)前研究熱點第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第44頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四一、生物地化循環(huán)概述生物

29、地化循環(huán)：指生態(tài)系統(tǒng)之間礦物元素的輸入和輸出，以及它們在大氣圈、水圈、巖石圈之間，生物與生物之間的流動和交換過程，又稱為物質(zhì)循環(huán)。其動力來自能量。生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的復(fù)雜性特點介質(zhì)多樣涉及元素多樣涉及多種化學(xué)過程幾個基本概念源-庫流通率周轉(zhuǎn)率物質(zhì)循環(huán)的類型：水循環(huán)、氣體型循環(huán)、沉積型循環(huán)第45頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四二、水的生物地球化學(xué)循環(huán)水循環(huán)的作用水是所有營養(yǎng)物質(zhì)的介質(zhì)水是很好的溶劑水是地質(zhì)變化的動因之一水循環(huán)的驅(qū)動力太陽輻射植被海洋和陸地水分的不斷蒸發(fā)水的全球分布及其循環(huán)途徑海洋+淡水水的循環(huán)途徑人類活動對水循環(huán)的影響（課后思考）第46頁，共66頁，2022

30、年，5月20日，8點37分，星期四水的循環(huán)途徑第47頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四三、氣體型循環(huán)（碳、氮）碳的循環(huán)第48頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四三、氣體型循環(huán)（碳、氮）氮的循環(huán)第49頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四四、沉積型循環(huán)（磷）磷的循環(huán)第50頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四五、氣體-沉積型循環(huán)（硫）硫的循環(huán)第51頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四幾個重要的概念固氮作用氨化作用硝化作用反硝化作用生物放大作用特別注意：元素循環(huán)的相互作用有毒物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化第52頁，共

31、66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四六、生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)分解物質(zhì)的分解作用（Decomposition）:指動植物和微生物的殘體等復(fù)雜有機物逐步分解為無機物質(zhì)的過程。生物分解者：微生物、食碎屑動物分解作用的意義：全球生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)動態(tài)平衡是靠物質(zhì)的生產(chǎn)和分解來實現(xiàn)的。通過礦化作用，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)得以再循環(huán)，提供給生產(chǎn)者利用維持大氣中二氧化碳的濃度排除生態(tài)系統(tǒng)中出現(xiàn)的種種物流障礙穩(wěn)定和提高土壤中有機物質(zhì)的含量，為碎屑食物鏈提供物質(zhì)基礎(chǔ)改善土壤物理性狀、改造地球表面惰性物質(zhì)，降低污染物危害程度第53頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四當(dāng)前研究熱點元素循環(huán)間的耦合作用元

32、素與人類健康全球變化與物質(zhì)循環(huán)生物地球化學(xué)循環(huán)與可持續(xù)發(fā)展第54頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四第六節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞和價值流動內(nèi)容提要信息傳遞的特點及傳遞模式生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞過程價值與價值流價值流的特點 第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第55頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四一、信息及其主要特征信息的概念信息是指由信息源發(fā)出的、被使用者接受和理解的各種信號信息的基本特征普遍性：廣泛存在于人類社會與自然界中傳擴性：傳遞過程中的擴大永續(xù)性：取之不盡、用之不竭時效性：不斷更新分享性：交換過程中互相補充，有效利用轉(zhuǎn)化性：信息就是“生產(chǎn)力” 信息的類型：物

33、理信息、化學(xué)信息、行為信息、營養(yǎng)信息第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第56頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四二、生態(tài)系統(tǒng)中信息的特點信息量與日俱增信息的多樣性通訊方式的復(fù)雜性生物物種的信息存儲量大大量信息開發(fā)潛力巨大 第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)三、生態(tài)系統(tǒng)中信息傳遞模式信息的產(chǎn)生信息的獲取信息的處理信息的再生信息的施效第57頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四四、生態(tài)系統(tǒng)中重要的信息傳遞(課后閱讀)光與植物間的信息傳遞植物間的化學(xué)信息傳遞植物與微生物間的信息傳遞植物與動物間的信息傳遞動物與動物間的信息傳遞第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第58頁，共66頁，2022年，5月20日，8點37分，星期四五、價值與價值流價值：商品的屬性之一，是凝結(jié)在商品中的一般勞動價值