第九講 生態(tài)系統(tǒng)

第九講生態(tài)系統(tǒng)第1頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三第五章生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的一般特征第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動第三節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)第四節(jié)自然生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)容提要單元測試第2頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三課堂討論題第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的一般特征§1生態(tài)系統(tǒng)的概念§2生態(tài)系統(tǒng)的組成成分§3生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)§4生態(tài)系統(tǒng)的功能§5生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性§6生態(tài)系統(tǒng)的服務功能參考文獻思考題第3頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三§1生態(tài)系統(tǒng)的基本概念生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）的定義:由英國植物生態(tài)學家A.G.Tansley(1935)提出指在一定的空間內(nèi)，生物成分和非生物成分通過物質(zhì)循環(huán)和能量流動互相作用、互相依存而構(gòu)成的一個生態(tài)學功能單位，這個生態(tài)學功能單位稱生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)的特點:生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)學的一個主要結(jié)構(gòu)和功能單位，屬于經(jīng)典生態(tài)學研究的最高層次；生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力；能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的三大功能；生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)級的數(shù)目受限于生產(chǎn)者所固定的最大能量和這些能量在流動過程中的巨大損失，因此，營養(yǎng)級的數(shù)目通常不超過5－6個；生態(tài)系統(tǒng)是一個動態(tài)系統(tǒng)，要經(jīng)歷一系列發(fā)育階段。第4頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三§2生態(tài)系統(tǒng)的組成成分無機物有機化合物氣候因素②生產(chǎn)者

(producer)③消費者

(consumer)④分解者

(還原者)(decomposer)六大組成成分（四大基本成分）①生產(chǎn)者：自養(yǎng)生物，主要是各種綠色植物，也包括藍綠藻和一些能進行光合作用的細菌。②消費者：異養(yǎng)生物，主要指以其他生物為食的各種動物，包括植食動物（一級）、肉食動物（二～四級）、雜食動物和寄生動物等。③分解者：異養(yǎng)生物，把復雜的有機物分解成簡單無機物，包括細菌、真菌、放線菌和動物等。①非生物成分生物成分(生物群落)三大功能群第5頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三§3生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)時間結(jié)構(gòu)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)食物鏈(C.Elton,1927)食物網(wǎng)食物鏈和食物網(wǎng)概念的意義生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)及能流和物流間的關(guān)系第6頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三一個食物鏈的例子“螳螂捕蟬，黃雀在后”螳螂捕蟬，黃雀在后！哈！哈！植物汁液蟬(初級消費者)螳螂(二級消費者)黃雀(三級消費者)鷹(四級消費者)(頂極食肉動物)第7頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三食物鏈食物鏈（foodchain）和營養(yǎng)級（trophiclevel）：食物鏈指生態(tài)系統(tǒng)中不同生物之間在營養(yǎng)關(guān)系中形成的一環(huán)套一環(huán)似鏈條式的關(guān)系，即物質(zhì)和能量從植物開始，然后一級一級地轉(zhuǎn)移到大型食肉動物。食物鏈上的每一個環(huán)節(jié)稱為營養(yǎng)階層或營養(yǎng)級，指處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物種的總和。食物鏈的類型：根據(jù)食物鏈的起點不同，可將其分成兩大類:牧食食物鏈（grazingfoodchain）：又稱捕食食物鏈，以活的動植物為起點的食物鏈，如綠色植物，草食動物、各級食肉動物。寄生食物鏈可以看作捕食食物鏈的一種特殊類型。腐食食物鏈（detritalfoodchain）：又稱碎屑食物鏈，從死亡的有機體或腐屑開始。第8頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三食物網(wǎng)食物網(wǎng)

(foodweb)：生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈很少是單條、孤立出現(xiàn)的，它往往是交叉鏈索，形成復雜的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，此即食物網(wǎng)。浮游植物→浮游動物→食草性魚類→食肉性魚類。比較更長的食物鏈如：植物→蝴蝶→精蜒→蛙→蛇→鷹第9頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三食物鏈和食物網(wǎng)概念的意義食物鏈是生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的形象體現(xiàn)。通過食物鏈和食物網(wǎng)把生物與非生物、生產(chǎn)者與消費者、消費者與消費者連成一個整體，反映了生態(tài)系統(tǒng)中各生物有機體之間的營養(yǎng)位置和相互關(guān)系；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)和功能的穩(wěn)定性。生態(tài)系統(tǒng)中能量流動物和物質(zhì)循環(huán)正是沿著食物鏈和食物網(wǎng)進行的。食物鏈和食物網(wǎng)還揭示了環(huán)境中有毒污染物轉(zhuǎn)移、積累的原理和規(guī)律。第10頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)及能流和物流間的關(guān)系生產(chǎn)者(綠色植物)消費者(動物)還原者(細菌、真菌)放牧系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)分解系統(tǒng)死有機物太陽輻射能呼吸散失呼吸散失生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)(能量流動)能流物流環(huán)境(土壤、空氣、水)生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)(物質(zhì)循環(huán))第11頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三§4生態(tài)系統(tǒng)的功能能量流動：生產(chǎn)者→消費者→分解者，單向(詳述)物質(zhì)循環(huán)：生物←→環(huán)境，雙向(詳述)信息傳遞：包括營養(yǎng)信息、化學信息、物理信息和行為信息等，構(gòu)成信息網(wǎng)。第12頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞生態(tài)系統(tǒng)的信息特征生態(tài)系統(tǒng)信息流動的過程和環(huán)節(jié)信息化的生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的信息處理系統(tǒng)第13頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三§5

生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性（stability）(生態(tài)平衡):生態(tài)系統(tǒng)通過發(fā)育和調(diào)節(jié)達到一種穩(wěn)定的狀態(tài)，表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)上、功能上、能量輸入和輸出上的穩(wěn)定，當受到外來干擾時，平衡將受到破壞，但只要這種干擾沒有超過一定限度，生態(tài)系統(tǒng)仍能通過自我調(diào)節(jié)恢復原來狀態(tài)。 生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性包括了兩個方面的含義:一方面是系統(tǒng)保持現(xiàn)行狀態(tài)的能力,即抗干擾的能力（抵抗力resistance）;另一方面是系統(tǒng)受擾動后回歸該狀態(tài)的傾向,即受擾后的恢復能力（恢復力resilience）。生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性機制：生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)的能力，維持自身的穩(wěn)定性，自然生態(tài)系統(tǒng)可以看成是一個控制論系統(tǒng)，因此，負反饋（negativefeedback）調(diào)節(jié)在維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性方面具有重要的作用。第14頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三生態(tài)系統(tǒng)中的反饋（正反饋（左）和負反饋（右））狼↑狼↓兔↓兔↑植物↓植物↑狼餓死狼吃飽吃了較多兔子吃了較少兔子兔吃飽兔餓死吃了較少的草吃了大量的草污染↑

↑

魚死亡↑污染↑

魚死亡↑

↑↑魚死亡↑↑污染↑

↑

↑

第15頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三第16頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三§6生態(tài)系統(tǒng)的服務功能生態(tài)系統(tǒng)服務(ecosystemservice)：由自然系統(tǒng)的生境、物種、生物學狀態(tài)、性質(zhì)和生態(tài)過程所生產(chǎn)的物質(zhì)及其所維持的良好生活環(huán)境對人類的服務性能稱生態(tài)系統(tǒng)服務。生態(tài)系統(tǒng)服務的主要內(nèi)涵：生物生產(chǎn)生物多樣性的維護傳粉、傳播種子生物防治環(huán)境凈化土壤形成及其改良減緩干旱和洪澇災害調(diào)節(jié)氣候休閑、娛樂文化、藝術(shù)素養(yǎng)－－生態(tài)美的感受第17頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)參考文獻劉增文，李雅素。生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性研究的歷史與現(xiàn)狀。生態(tài)學雜志，1997，16（2）：58－61。孫剛,盛連喜,周道瑋,生態(tài)系統(tǒng)服務及其保護策略,應用生態(tài)學報,1999，10（3）。歐陽志云，王如松，趙景柱。生態(tài)系統(tǒng)服務功能及其生態(tài)經(jīng)濟價值評價。應用生態(tài)學報，1999，10（5）：635－640。辛琨，肖篤寧。生態(tài)系統(tǒng)服務功能研究簡述。中國人口·資源與環(huán)境，2000，10（3）：20－22。蔡曉明。生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學。北京：科學出版社，2000，39－55。第18頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)思考題－－名詞解釋生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）√食物鏈（foodchain）食物網(wǎng)（foodweb）√碎屑食物鏈（detritalfoodchain）捕食食物鏈（grazingfoodchain）營養(yǎng)級（trophiclevel）√寄生食物鏈（parasiticchain）營養(yǎng)物種（tropicspecies）*生態(tài)危機生態(tài)赤字第19頁，共23頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)思考題－－問答題從負反饋機制入手，談談生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)功能。試就生態(tài)系統(tǒng)中反饋機制的形成和意義談談你的看法?！膛e例說明什么是食物鏈，有哪些類型？各類型有何異同？生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力，其結(jié)構(gòu)越復雜，物種數(shù)目越多，自我調(diào)節(jié)的能力就越強。√簡述生態(tài)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能。什么生態(tài)系統(tǒng)的服務功能，包括哪些內(nèi)容？為什么說一個復雜的食物網(wǎng)