第十一章生态系统的一般特征.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,11,章 生态系统的一般特征,1 “,系统”观念的引入,什么是,“,系统,”,？,定义：系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有一定结构的功能整体。,系统的三要素：,（,1,）两个以上的组分组成,（,2,）各组分相互联系，具有一定的结构,（,3,）具有独立的、特定的功能,系统结构的有序性,系统组分的整体性,系统功能的整合特性,系统结构、功能的可控性,2,系统的基本性质,I,系统无论大小都具有一定边界,(Boundary),系统结构的有序性,II,系统的水平分离特征：组分内尽量相同，组分间尽量相异,III,系统的垂直分离特征,：子系统、子子系统,全世界,经济共同体,国家,地区,流域,农村,农户系统,生计系统,手工制造 畜牧和耕作系统 农场外就业,畜牧系统 作物系统,放牧场 农 田,畜 群 农作物,各组分在空间上具有一定的位置排列关系。,系统组分的整体性,（,1,）系统的各个组分之间都有一定的量比关系,（,2,）系统内各组分通过各种联系相互作用、相互牵制。不同层次间的联系程度不同。层次越低，联系越强，系统越稳定。,（,3,）系统各组分、各层次分工合作，各居其位、各司其职，共同完成系统的整体功能。,系统功能的整合特性,系统的整体功能不等于它各组分功能的相加，而是一种集体效应，既有各组分的功能，又有各组分之间交互作用产生的新功能，这种整体功能大于部分功能之和的特性称为,系统功能整合作用,。,1936,年，英国的,A.G.Tansley,首先提出生态系统一词。,生物群落与其生存环境之间，以及生物种群相互之间密切联系、相互作用，通过物质交换、能量转换和信息传递，成为占据一定空间、具有一定结构、执行一定功能的动态平衡整体。,11.1,生态系统的基本概念,川西北若尔盖高原典型沼泽,稻田湿地,C G Cao,草原,森林生态系统,热带雨林,C G Cao,热带雨林,常绿阔叶林,农业生态系统（澳大利亚）,农业生态系统（成都平原）,简单地说，,生态系统就是生物群落与其周围非生物环境的综合体。,生态系统是功能上的单位，而不是生物分类学中的单位。,生态系统包括生物群落及其环境，它强调的是系统中各个成员的相互作用，是无所不包的生态网络。,生态系统是现代生态学的重要研究对象，,20,世纪,60,年代以来，许多生态学的国际研究计划均把焦点放在生态系统上。,如：国际生物学研究计划（,IBP,）,人与生物圈计划（,MAB,）,生态系统保持协作组（,ECG,）等。,生态系统的共同特性,1,）生态系统是生态学上的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次；,2,）生态系统内部具有自我调节能力，系统的结构越复杂，物种数目越多，自我调节能力也越强；,3,）,能量流动、物质循环和信息传递,是生态系统的,三大功能,；,4,）,生态系统,营养级数目,受限于生产者所固定的,最大能值、,能量在流动中巨大损失，,生态系统的营养级一般不会超过,5,6,级；,5,）生态系统是一个动态系统，要经历一个从简单到复杂、从不成熟到成熟的发育过程。,有关生态系统研究的,5,个方面,1,）自然生态系统的,保护和利用,；,2,）生态系统,调控机制,的研究；,3,）生态系统,退化的机制、恢复及其修复,研究；,4,）,全球性生态问题,的研究；,5,）生态系统,可持续发展,的研究。,11.2,生态系统的组成和结构,生态系统范围,：据研究的对象可大可小，从一片草地到整个生物圈。,生态系统研究角度,：主要是从整体的角度探讨生物与环境的关系。,一、非生物环境,无机物质,：光、温、水、土、,CO2,等,有机物质,：（如腐殖质、蛋白质）,气候因素及其他物理条件,（温度、压力等）,二、生物群落,生产者,：绿色植物、化能合成细菌等自养生物,消费者,：食草动物、食肉动物、大型食肉动物、人类、异养生物。,分解者,：分解者主要是细菌和真菌，也包括某些原生动物和蚯蚓、白蚁以及秃鹫等大型腐食性动物。,生态系统的一般结构,CO,2,光,水,绿色生产者,食草动物,食肉动物,碎 屑,分解者,无机,营养物,生态系统各成份的,相互关系,30,无机物质,有机物质,气候因素,线条粗细表示作用强弱和物质能量流通的总量多寡,消费者,分解者,生产者,植物，,化能合成细菌,动物，包括,大型消费者,小型消费者,细菌,真菌,日光能,11.3,食物链和食物网,31,一、,食物链,：生产者所固定的能量和物质，通过一系列取食和被食的关系在生态系统中传递，各种生物按其食物关系排列的链状顺序,浮游植物浮游动物食草性鱼类食肉性鱼类。,33,北极岛屿简单的食物网,食物链的类型,捕食食物链,(grazing food chain),绿色植物为起点到食草动物进而到食肉动物的食物链。,草原,：青草,-,野兔,-,狐狸,-,狼,湖泊,：藻类,-,甲壳类,-,小鱼,-,大鱼,碎屑食物链,(detrital food chain),以吃死生物或腐屑为起点的食物链，即,动、植物的遗体被食腐性生物,(,小型土壤动物、真菌、细菌,),取食，然后到他们的捕食者的食物链。如：植物残体,蚯蚓,线虫类,节肢动物,寄生食物链,（,parasitic chain,）,以大型动物为食物链的起点，继之以小型动物、微型动物、细菌和病毒。,如：哺乳动物,或,鸟类,跳蚤,原生动物,细菌,病毒,食物链的特点,陆地和浅水生态系统中，能流是以碎屑食物链为主。,陆地生态系统中，净初级生产量只有很少一部分通向捕食食物链。,只在某些水生生态系统中，捕食食物链才会成为能流的主要渠道。,沿着食物链动物个体越来越大的概念，只适用于一般情况。,二、,食物网,：食物链彼此交错连结，形成一个网状结构,书中,P212,图,11-3,11.4,营养级与生态金字塔,营养级,：处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。,如，作为生产者的绿色植物和所有自养生物都位于食物链的起点，共同构成第一营养级。所有以生产者,(,主要是绿色植物,),为食的动物都属于第二营养级，即植食动物营养级。第三营养级包括所有以植食动物为食的肉食动物。以此类推，还可以有第四营养级,(,即二级肉食动物营养级,),和第五营养级,。,营养级的位置越高，归属于这个营养级的生物种类和数量就越少。,离基本能源越近的营养级，其中的生物受到取食和捕食的压力也越大，,因而这些生物的种类和数量也就越多，生殖能力也越强。,生态系统中营养级数目,各营养级消费者不可能,100%,利用前一营养级的生物量；,各营养级同化率也不是,100%,，总有一部分排泄出去；,各营养级生物要维持自身的活动，消耗一部分热量,能流在通过各营养级时会急剧减少，食物链就不可能太长；,生态系统中的营养级一般只有四、五级，很少超过六级。,生态金字塔,营养级之间的数量关系,：,数量关系可采用,生物量,、,能量,和,个体数量,单位来表示：,能量金字塔,：,生物量金字塔：,数量金字塔：,40,P,H,C,矮草草原生产力金字塔,41,生物量金字塔,以相同单位面积上，生产者和各级消费者的生物量即生命物质总量建立的金字塔。,对陆地、浅水生态系统中比较典型，因为生产者是大型的，所以塔基比较大，金字塔比较规则。,数量金字塔,42,单位面积内，生产者的个体数目为塔基。以相同面积内各营养级位有机体数目构成塔身及塔顶。一般每一个营养级所包括的有机体数目，沿食物链向上递减。,数量金字塔,43,有时植食动物比生产者数目多。如昆虫和树木,个体大小差别很大，只用个体数目多少来说明问题有局限性。,不同类型金字塔的比较,能量金字塔,表达营养结构最全面，确切 表示食物通过食物链的效率，永远是,正塔型,；,数量金字塔,过分突出小生物体的重要性；,生物量金字塔,过分突出大生物体的重要性。,生态效率,：各种能流参数中的任何一个参数在营养级之间或营养级内部的,比值,。,能量参数,：,摄取量（,I,）：,表示各生物所摄取的能量,对于植物来说,，,它代表光合作用所吸收的日光能；对于动物来说，它代表动物吃进的食物的能量。,同化量,(,A,),：动物消化道内被吸收的能量，即消费者吸收所采食的食物能；植物光合作用所固定的日光能。,呼吸量,(,R,),：生物在呼吸等新陈代谢和各种活动所消耗的全部能量。,生产量,(,P,),：生物呼吸消耗后所净剩的同化能量值。,P=,A,-,R,；,11.5,生态效率,1.,同化效率,植物吸收的,日光能,中被,光合作用所固定,的能量比例，或被动物摄食的能量中被同化了的能量比例：,Ae=A,n,/I,n,；,肉食,动物的,同化效率,高于,植食,动物。,2.,生长效率,组织生长效率,：,Pe=P,n,/A,n,；（,n,级净生产量,/,n,级,同化量,）,生态生长效率,:,Ee=P,n,/I,n,；（,n,级净生产量,/,n,级,摄入量,）,营养级越高，生长效率越低,植物,的生长效率,动物,植物将光合能量大约,40%,呼吸，,60%,生长；,肉食动物同化能量大约,65%,用于呼吸，,35%,用于生长；,哺乳动物呼吸消耗的能量最多，大约占同化量的,97-99%,，只有,1%-3%,用于净生产量。,3.,营养级位之间的生态效率,量度营养级位之间的转化效率,：,消费效率,：消费效率量度一个营养级对前一营养级的相对取食压力。,Ce=I,n+1,/P,n,；,（,n+1,级消费能量,/,n,级净生产量,）,一般在,20-35%,范围内，每一营养级净生产的,65%-75%,进入碎屑食物链,利用效率,：利用效率的高低，说明前一营养级的净生产量被后一营养级同化多少。,Ue=A,n+1,/P,n,；,（,n+1,级同化量,/,n,级净生产量）,林德曼效率,林德曼效率,：,n+1,营养级所获得的能量占,n,营养级所获得的能量之比：,Le=I,n+1,/I,n,林得曼定律（,1/10,定律,）：能量沿营养级的移动时，逐级变小，后一营养级只能是前一营养级能量的十分之一左右。,大型动物的生长率低于小型动物。,老年动物的生长率低于幼年动物。,肉食动物的同化效率高于植食动物。,草原生态系统中的植食动物比森林生态系统中的植,食动物能利用较多的初级生产量。,恒温动物的同化效率很高，但生长效率极低。,变温动物的同化效率比较低，但生长效率极高。,变温动物的总能量转化效率要比恒温动物高的多。,变温动物是生态系统中更有效的“生产者”。,特点：,11.6,生态系统的,反馈调节,和,生态平衡,52,反馈：,当生态系统中某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的响应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程就叫反馈。,分类：,正反馈：,负反馈：,生态系统处于高度有序的内稳态时，是通过两类反馈机制来控制和调节的，负反馈机制能提高生态系统内稳定的程度，而正反馈机制则破坏生态系统的内稳定状态。生态系统的稳定程度依赖于这两类性质完全不同的反馈机制的平衡。,某地区,移民数量,劳动力,就业机会,-,53,负反馈,实例！,兔群数量,植物群落,保持稳定,生态平衡,生态平衡,：,生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状态，它包括结构、功能和能量输入和输出的稳定。,生态阈值,：,生态系统受外界干扰后，自动调节的极限。,生态危机,：,由于人类盲目活动而导致局部地区甚至整个生物圈结构和功能的失衡，从而威胁人类的生存。,本 章 小 结,生态系统的概念,生态系统的结构,：三大功能类群,+,无机环境；食物链；食物网,生态系统的,动态及调节,：负反馈、生态平衡,生态系统的,功能,：物质生产（初级、次级生产）、能量流动、物质循环、信息传递,本章主要概念,生态系统,、,生产者,、消费者、分解者、食物链、食物网、,初级生产,、次级生产、负反馈、生态效率、,生态平衡,、营养级、,生态金字塔,、,58,1.,什么是生态系统,？,它具有哪些特征,?,2.,生态系统的功能类群分为哪几类？各包括哪些生物类群？它们是通过怎样的方式联系成为一个功能整体的？,3.,食物网分为哪几种类型？各自在不同的生态系统中具有哪些特点？,4.,如何分析一个生态系统的效率？,思考题,