第一章生態(tài)系統(tǒng)及其功能概論 - 廈門大學海洋與環(huán)境學院

第一章生態(tài)系統(tǒng)及其功能概論第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與功能

生態(tài)系統(tǒng)是指在一定的空間內(nèi)生物的成分和非生物的成分通過物質(zhì)循環(huán)和能量流動互相作用、互相依存構(gòu)成的一個具有自動調(diào)節(jié)機制的生態(tài)學功能單位。生態(tài)系統(tǒng)具有自然整體性，在任何情況下，生物群落都不可能單獨存在，它總是和環(huán)境密切相關(guān)、相互作用，組成有序的整體。如一個湖泊、一片草地。一、什么叫生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）生態(tài)系統(tǒng)概念的提出為生態(tài)學研究和發(fā)展奠定了新的理論基礎(chǔ)，極大推動了生態(tài)學的發(fā)展，生態(tài)系統(tǒng)成為現(xiàn)代生態(tài)學研究的中心。生物大分子基因細胞組織全球都是生命系統(tǒng)器官個體生態(tài)系統(tǒng)二、生態(tài)系統(tǒng)的基本組成成分

1、非生物成分(abioticcomponent)：生命支持系統(tǒng)

2、生物成分（bioticcomponent）：生態(tài)系統(tǒng)的主體功能性組分——功能群：生產(chǎn)者(producers)

消費者(consumers)：植食動物、肉食動物、雜食動物、寄生動物、異養(yǎng)微生物

分解者(decomposers)

流通者（circulator）：昆蟲傳粉調(diào)控者（regulator）：頂級生物三、生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)（一）生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)１、食物鏈（foodchain）生物之間通過食與被食形成一環(huán)套一環(huán)的鏈狀營養(yǎng)關(guān)系。

食物鏈類型：牧食食物鏈或稱植食食物鏈（grazingfoodchain）碎屑食物鏈（detritusfoodchain）寄生食物鏈２、食物網(wǎng)（foodweb）食物鏈彼此交錯連接，形成網(wǎng)狀營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，稱為食物網(wǎng)。生態(tài)系統(tǒng)中生物種類繁多，一種生物往往有多種食物對象，同一種生物也可被多種攝食，因此一種生物不可能固定在一條食物鏈上。食物網(wǎng)更能真實地反映生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各種生物有機體之間的營養(yǎng)位置和相互關(guān)系。（二）生態(tài)系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)四、生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)循環(huán)的基本過程（一）生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(energytransfer)

食物種群＝

動物得到的＝

動物未得到的

動物吃進的＝

動物未吃進的

被同化的＝

未同化的

次級生產(chǎn)量＝

呼吸代謝

被更高營養(yǎng)級取食

未被取食

（二）生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)（cycleofmatter）生物地化循環(huán)（biogeochemicalcycle）：生態(tài)系統(tǒng)之間各種物質(zhì)或元素的輸入和輸出以及它們在大氣圈、水圈、土壤圈、巖石圈之間的交換。庫(pool)：研究生態(tài)系統(tǒng)中某一物質(zhì)在生物或非生物環(huán)境中貯存的數(shù)量。貯存庫（reservoirpool）、交換庫或循環(huán)庫(exchangeorcyclingpool)

流通率、周轉(zhuǎn)率、周轉(zhuǎn)時間周轉(zhuǎn)率

＝

流通率庫中營養(yǎng)物質(zhì)量

周轉(zhuǎn)時間

＝

庫中營養(yǎng)物質(zhì)量流通率

水循環(huán)（watercycle）：由太陽能所推動的由大氣、海洋和陸地形成的一個全球性水循環(huán)系統(tǒng)。氣態(tài)循環(huán)（gaseouscycle）：指循環(huán)物質(zhì)的主要貯存庫是大氣，并在大氣中以氣態(tài)出現(xiàn)。屬氣態(tài)循環(huán)的物質(zhì)以氧、碳、氮為代表。沉積循環(huán)（sedimentarycycle）：指循環(huán)物質(zhì)的主要貯存庫是巖石圈和土壤圈，以磷、硅等為代表。1、反饋機制（feedbackmechanism）反饋：當生態(tài)系統(tǒng)中某一成分發(fā)生變化的時候，它必然會引起其他成分出現(xiàn)一系列的相應(yīng)變化，這些變化最終又反過來影響最初發(fā)生變化的那種成分，這個過程就叫反饋。五、生態(tài)系統(tǒng)的自校穩(wěn)態(tài)和生態(tài)平衡

正反饋（positivefeedback）和負反饋（negativefeedback）正、負反饋作用在生態(tài)系統(tǒng)中同時存在，在系統(tǒng)發(fā)展的不同階段作用強度不同，大發(fā)展階段系統(tǒng)調(diào)節(jié)以正反饋為主，系統(tǒng)生物量、體積、多樣性、復(fù)雜性迅速增加，大發(fā)展過后，隨即是一段減速增加階段，負反饋逐漸起作用，系統(tǒng)的各個參數(shù)趨向于在一個恒定水平附波動。１－72、生態(tài)平衡（ecologicalequilibrium）如果生態(tài)系統(tǒng)能量和物質(zhì)的輸入和輸出在較長時間趨于相等，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能長期處于穩(wěn)定狀態(tài)（這時動、植物的種類和數(shù)量也保持相對穩(wěn)定，環(huán)境的生產(chǎn)潛力得以充分發(fā)揮，能流途徑暢通），在外來干擾下能通過自我調(diào)節(jié)恢復(fù)到原初的穩(wěn)定狀態(tài)，生態(tài)系統(tǒng)的這種狀態(tài)就叫做生態(tài)平衡。生態(tài)閾限：生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)功能是有限度的，只有在某一限度內(nèi)可以自我調(diào)節(jié)自然界或人類施加的干擾。生態(tài)平衡失調(diào)(生態(tài)失調(diào))的主要因素：自然因素、人類干擾

生態(tài)失調(diào)表現(xiàn)：群落中生物種類減少；種的多樣性降低；結(jié)構(gòu)漸趨簡化。當外界壓力太大而持久的話，系統(tǒng)內(nèi)各種結(jié)構(gòu)的變化更加厲害，甚至使某個基本成分從系統(tǒng)中消失，最后整個結(jié)構(gòu)崩潰。第二節(jié)生物圈的形成與進化原始生命起源于一系列復(fù)雜的化學進化。地球上的生物從無到有，從簡單到復(fù)雜，當今豐富多彩的生物圈是經(jīng)過非常漫長的地質(zhì)年代發(fā)展起來的，并且是諸物種協(xié)同進化（coevolution）的歷史。生物的進化不僅是諸物種協(xié)同進化的歷史，同時生物圈生態(tài)系統(tǒng)的形成與發(fā)展，也是生物與環(huán)境協(xié)同進化的歷史。l．陸地生態(tài)系統(tǒng)

1.1森林生態(tài)系統(tǒng)熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)

1.2草原生態(tài)系統(tǒng)

1.3荒漠生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的主要類型

2．水域生態(tài)系統(tǒng)

2.1湖泊生態(tài)系統(tǒng)

2.2河流生態(tài)系統(tǒng)

2.3海洋生態(tài)系統(tǒng)海岸帶生態(tài)系統(tǒng)（潮上帶、潮間帶、河口）島嶼生態(tài)系統(tǒng)淺海生態(tài)系統(tǒng)外海和大洋生態(tài)系統(tǒng)

3．人工生態(tài)系統(tǒng)

3.1農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)

3.2城市生態(tài)系統(tǒng)第三節(jié)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)一、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的概念及其基本特征（一）什么是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)

由自然生態(tài)系統(tǒng)（包括其中的各種生物種群）在其生態(tài)運轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的物質(zhì)及其所維持的生活環(huán)境對人類產(chǎn)生的服務(wù)功能就稱為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（ecosystemservice）。

（二）生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的基本特征

⑴生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是客觀存在的?！八鼈儾⒉恍枰祟?，而人類卻需要它們。”⑵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是生態(tài)系統(tǒng)的自然屬性。⑶自然生態(tài)系統(tǒng)在進化發(fā)展過程中，生物多