生態(tài)系統(tǒng)的概念

生態(tài)系統(tǒng)的概念第一頁，共十九頁，2022年，8月28日什么是系統(tǒng)？●由相互聯(lián)系、相互作用的若干要素結(jié)合而成的具有一定功能的整體。構(gòu)成系統(tǒng)的條件：由若干要素所組成要素之間要相互聯(lián)系，相互作用，相互制約要素之間通過相互作用，產(chǎn)生跟各個(gè)組成成分不同的新功能，即整體功能。例如：大樓由沙子、水泥、鋼筋等組成，但大樓具有了新的功能。第二頁，共十九頁，2022年，8月28日生態(tài)系統(tǒng)的概念在一定空間范圍內(nèi)，各生物成分（包括人類在內(nèi)）和非生物成分（環(huán)境中物理和化學(xué)因子）通過能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)而相互作用、相互依存所形成的一個(gè)功能單位。對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的理解●成分功能范圍生態(tài)系統(tǒng)的類型：陸地生態(tài)系統(tǒng)：森林生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、城市生態(tài)系統(tǒng)……水域生態(tài)系統(tǒng)：河流生態(tài)系統(tǒng)、池塘生態(tài)系統(tǒng)、海洋生態(tài)系統(tǒng)……第三頁，共十九頁，2022年，8月28日它們都是生態(tài)系統(tǒng)第四頁，共十九頁，2022年，8月28日英國學(xué)者坦斯利（Tansley）于1935年提出生態(tài)系統(tǒng)的概念，強(qiáng)調(diào)生物和環(huán)境的不可分割性。生態(tài)系統(tǒng)研究是如何發(fā)展起來的？●20世紀(jì)60年代以來，成為國際上生態(tài)學(xué)研究的焦點(diǎn)。發(fā)展背景：1空間技術(shù)、遙感技術(shù)、計(jì)算機(jī)、環(huán)境監(jiān)測儀器設(shè)備、放射性同位素等的發(fā)展，使人們可以精確地測定生態(tài)環(huán)境的變化。2隨著世界工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)了舉世矚目的世界性問題，如人口增加，資源短缺、環(huán)境污染等問題日益嚴(yán)重。第五頁，共十九頁，2022年，8月28日生態(tài)系統(tǒng)基本特征●結(jié)構(gòu)特征生物成分非生物環(huán)境生產(chǎn)者（producers）消費(fèi)者(consumers)還原者(decomposers)太陽輻射能無機(jī)物質(zhì)有機(jī)物質(zhì)第六頁，共十九頁，2022年，8月28日生產(chǎn)者：自養(yǎng)型植物，包括所有進(jìn)行光合作用的綠色植物和化能合成細(xì)菌。包括所有進(jìn)行光合作用的綠色植物和化能合成細(xì)菌。綠色植物利用日光作為能源，通過光合作用將吸收的水、CO2和無機(jī)鹽類合成初級(jí)產(chǎn)品——碳水化合物，可進(jìn)一步合成脂肪和蛋白質(zhì)。這些有機(jī)物成為地球上包括人類在內(nèi)的一切生物的食物來源。消費(fèi)者：生活在生態(tài)系統(tǒng)中的各類動(dòng)物和某些腐生或寄生菌類，異養(yǎng)型生物，只能依賴生產(chǎn)者生產(chǎn)的有機(jī)物為營養(yǎng)來獲得能量。分解者：異養(yǎng)生物，如細(xì)菌、真菌、放線菌以及土壤原生動(dòng)物和一些土壤中小型無脊椎動(dòng)物。將復(fù)雜的有機(jī)物還原為無機(jī)物，把養(yǎng)分釋放出來，歸還給環(huán)境中。第七頁，共十九頁，2022年，8月28日空氣水無機(jī)鹽生產(chǎn)者食草動(dòng)物食肉動(dòng)物分解者熱熱熱熱熱Sun第二級(jí)食肉動(dòng)物生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)物質(zhì)流能量流功能特征第八頁，共十九頁，2022年，8月28日穩(wěn)定平衡的特征自然界生態(tài)系統(tǒng)總是趨向于保持一定的內(nèi)部平衡關(guān)系，使系統(tǒng)內(nèi)各成分之間完全處于相互協(xié)調(diào)的穩(wěn)定狀態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)反饋機(jī)制是達(dá)到和維持平衡或穩(wěn)定的重要途徑。例如：森林的自然稀疏過程昆蟲數(shù)量與食物的供應(yīng)思考：森林病蟲害的防治第九頁，共十九頁，2022年，8月28日穩(wěn)定平衡的特征1907年，美國開巴高原大約七十萬畝的森林中，有大約四千只鹿和一定數(shù)量的狼、山獅等捕食獸。如果用單向因果關(guān)系來分析，那么顯然，捕禽獸的存在是鹿的數(shù)量不能增加的原因。人們?yōu)榱嗽黾勇沟臄?shù)量，以為只要消滅了捕食獸就行了。第十頁，共十九頁，2022年，8月28日穩(wěn)定平衡的特征1924年，捕食獸幾乎被殺絕。果然，在很短的時(shí)期內(nèi)鹿的數(shù)量猛增到十萬只。然而，結(jié)果是出乎人們意料之外的，十萬只鹿幾乎把森林吃光，大批鹿餓死了。整個(gè)系統(tǒng)迅速趨于另一種結(jié)構(gòu)；森林毀滅，鹿和捕食獸都近于滅絕。森林的生長速度要跟得上鹿群等消耗植物的速度；鹿被吃掉的數(shù)量和鹿的繁殖速度大致相同；捕食獸維持在鹿群剛好養(yǎng)活它們的水平上。這種相對(duì)平衡的狀態(tài)，稱為系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。離開這種穩(wěn)態(tài)，整個(gè)系統(tǒng)就解體了。第十一頁，共十九頁，2022年，8月28日兔的食物增加兔數(shù)量減少兔因饑餓死亡兔吃少量植物植物增加兔數(shù)量增加兔吃大量植物植物減少兔與植物種群之間的負(fù)反饋環(huán)第十二頁，共十九頁，2022年，8月28日生態(tài)系統(tǒng)是不斷變化的系統(tǒng)，隨著時(shí)間的推移，生態(tài)系統(tǒng)總是從比較簡單的結(jié)構(gòu)向復(fù)雜結(jié)構(gòu)狀態(tài)發(fā)展，最后達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的階段。動(dòng)態(tài)特征第十三頁，共十九頁，2022年，8月28日在一個(gè)水源充足的相對(duì)孤立的池塘中，魚、水草、池塘環(huán)境構(gòu)成一個(gè)相互適應(yīng)、相互調(diào)節(jié)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。這一系統(tǒng)在維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的調(diào)節(jié)中會(huì)慢慢釋放出破壞原有結(jié)構(gòu)的無組織力量，如魚的新陳代謝，水草的光合作用，會(huì)產(chǎn)生越來越多的有機(jī)物。這些有機(jī)物是生態(tài)結(jié)構(gòu)在維持自身穩(wěn)定的調(diào)節(jié)中釋放出來的，它們不斷沉積造成池塘的沼澤化，水越變?cè)綔\，使得魚、水草不適應(yīng)環(huán)境。這時(shí)，舊結(jié)構(gòu)就要讓位于蛙類和蘆葦?shù)日訚蓭У纳鷳B(tài)結(jié)構(gòu)。這就是生態(tài)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化。動(dòng)態(tài)特征第十四頁，共十九頁，2022年，8月28日相互作用和相互聯(lián)系的特征生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各生物和非生物成分之間的關(guān)系是緊密相連不可分割的整體。傳統(tǒng)的林業(yè)經(jīng)營實(shí)踐：只見樹木，不見森林。什么是森林？？？只見樹木不見森林×森林是生態(tài)系統(tǒng)。包括植物、動(dòng)物、微生物、環(huán)境……各成分之間關(guān)系，以及發(fā)展動(dòng)態(tài)等等。第十五頁，共十九頁，2022年，8月28日系統(tǒng)太陽其它能源能量、物質(zhì)遷出的生物物質(zhì)和生物環(huán)境環(huán)境輸出輸入一個(gè)開放的生態(tài)系統(tǒng)模型對(duì)外開放的特征生態(tài)系統(tǒng)之間都存在著能量和物質(zhì)的交換。如森林與河流之間營養(yǎng)的流通；森林植物得到來自太陽的能量。第十六頁，共十九頁，2022年，8月28日生物圈二號(hào)了解一下●生物圈2號(hào)是一個(gè)人工建造的模擬地球生態(tài)環(huán)境的全封閉的實(shí)驗(yàn)場，也有人把它稱為“微型地球”。這個(gè)占地1.3萬平方米，8層樓高的的圓頂形密封鋼架結(jié)構(gòu)玻璃建筑物，是人們花費(fèi)了近2億美元和9年時(shí)間建造起來的，實(shí)驗(yàn)的目的是為了考察人類離開了地球“生物圈1號(hào)”是否能生存。第十七頁，共十九頁，2022年，8月28日生物圈二號(hào)了解一下●在這個(gè)微型世界中，有海洋、平原、沼澤、雨林、沙漠和人類居住區(qū)，