728生態(tài)學(xué)電子浙里課件第6章

1、第六章 生態(tài)系統(tǒng)概述第一節(jié) 系統(tǒng)第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)第一節(jié) 系統(tǒng)一、什么是系統(tǒng)二、系統(tǒng)的基本特點三、系統(tǒng)的研究途徑一、什么是系統(tǒng)系統(tǒng)(system):是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合而成的具有特定功能的有機整體。系統(tǒng)的構(gòu)成，須具備三個條件:有兩個以上的組份;組份間有聯(lián)系；以整體方式共同完成功能。 二、系統(tǒng)的基本特性 (一）系統(tǒng)組分的整體性1、系統(tǒng)無論大小都有一定的邊界 系統(tǒng)的邊界，可能是自然形成的，也可以是人為劃定的。例如，一只貓皮毛就構(gòu)成貓這個生物個體的自然邊界；一個農(nóng)場的邊界則往往是人為劃定的。 2、系統(tǒng)的垂直分離特征 系統(tǒng)各組分本身又可以自成系統(tǒng)，稱為子系統(tǒng)（subsystem），或

2、亞系統(tǒng)，而系統(tǒng)本身又是一個更大系統(tǒng)的組分，亦即系統(tǒng)具有層次性。自然界和人類社會系統(tǒng)普遍存在著這種大系統(tǒng)套小系統(tǒng)的層次現(xiàn)象，如從生物大分子到細胞器、細胞、組織、器官、個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)，是一個典型的自然系統(tǒng)層次；這種大系統(tǒng)套小系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)特征成為系統(tǒng)的垂直分離特征.。 3、系統(tǒng)的水平分離特征 系統(tǒng)由多個組分組成，系統(tǒng)可分為多個組分的結(jié)構(gòu)特征稱為系統(tǒng)的水平分離特征。 （二）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有序性1、系統(tǒng)的各個組分都有一定量比關(guān)系 例如，一群蜂蝗出現(xiàn)兩個蜂后必然產(chǎn)生分群；基因由一定的核苷酸組成，四種核苷酸的組成發(fā)生變化，基因的功能就完全不同。2、系統(tǒng)內(nèi)各組分通過各種聯(lián)系相互作用、相互約束、相互牽

3、制，一個組分的變化會導(dǎo)致其他組分的變化，甚至整個系統(tǒng)的變化。3、系統(tǒng)各組分分工合作，共同完成系統(tǒng)功能。（三）系統(tǒng)的整體性 系統(tǒng)的整體功能不等于它各組分功能的簡單相加，而是大于各組分之和 。系統(tǒng)內(nèi)任一組份產(chǎn)生變化，最終影響到系統(tǒng)的其他組分，使系統(tǒng)的整體產(chǎn)生相應(yīng)的變化 . （四）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的控性 結(jié)構(gòu)決定功能，通過調(diào)控結(jié)構(gòu)可以調(diào)控功能。 三、系統(tǒng)的研究途徑1、黑箱法(Black box approach):Input output結(jié)構(gòu)與過程均不清楚或不必弄清楚2、白箱法(Black box approach)：結(jié)構(gòu)與過程均清楚或需要弄清楚inputoutput第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)一、什么是生態(tài)系統(tǒng)

4、？二、生態(tài)系統(tǒng)的特點三、生態(tài)系統(tǒng)的組分四、生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)五、生態(tài)系統(tǒng)的類型六、關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的過程與功能一、什么是生態(tài)系統(tǒng)？生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)：即生物群落與其生存環(huán)境之間，以及生物種群之間密切聯(lián)系相互作用，通過物質(zhì)交換能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞，成為占據(jù)一定空間、具有一定結(jié)構(gòu)、執(zhí)行一定功能的動態(tài)平衡體系，稱為生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)。 生態(tài)系統(tǒng)的核心是生物群落 。當(dāng)前生態(tài)系統(tǒng)研究的重點自然生態(tài)系統(tǒng)的保護和服務(wù)功能生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控機制的研究生態(tài)系統(tǒng)退化的機制、恢復(fù)研究全球性生態(tài)問題的研究生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的研究二、生態(tài)系統(tǒng)的特點 生態(tài)系統(tǒng)區(qū)別于一般系統(tǒng)的共性之外，還具有不同于一般系統(tǒng)的個

5、性，主要表現(xiàn)在：1、在組成成分方面：不僅包括各種無生命的物理、化學(xué)成分，還包括有生命的生物成分，生物群落是生態(tài)系統(tǒng)的核心。2、特定空間：生態(tài)系統(tǒng)通常與特定的空間相聯(lián)系，因而都有具有一定的地區(qū)特點和空間結(jié)構(gòu)。 3、時間特性：生物具有生長、發(fā)育、繁殖和死亡的特性，生態(tài)系統(tǒng)也表現(xiàn)出明顯的時間特征，具有從簡單到復(fù)雜，從低級到高級的演變發(fā)展規(guī)律。 4、新陳代謝：生態(tài)系統(tǒng)的代謝活動是通過生產(chǎn)者、大型消費者和小型消費者這三大功能類群參與的物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程完成的。 5、動態(tài)平衡：系統(tǒng)內(nèi)各生物種內(nèi)、種間以及生物與環(huán)境之間在結(jié)構(gòu)和功能方面具有復(fù)雜的動態(tài)平衡特征。6、開放系統(tǒng)：各類生態(tài)系統(tǒng)都是程度不同的開放系

6、統(tǒng)，不斷地從外界輸入能量和物質(zhì)，經(jīng)過轉(zhuǎn)換變?yōu)檩敵?，從而維持系統(tǒng)的有序狀態(tài)。 三、生態(tài)系統(tǒng)的組分 生態(tài)系統(tǒng)成分，不論是陸地還是水域，或大或小，都可以概括為生物組分和環(huán)境組分兩大組分。（一）環(huán)境組分無機物質(zhì)：氧、氮、二氧化碳、水及無機元素有機物質(zhì)：蛋白質(zhì)、糖類、脂肪類、腐殖質(zhì)等氣候因素：溫、濕、風(fēng)、雨（二）生物組分 多種多樣的生物在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要的角色。根據(jù)生物在生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮的作用和地位而劃分為生產(chǎn)者、消費者和分解者三大功能類群。 生產(chǎn)者（producers），又稱初級生產(chǎn)者（primary producers），指自養(yǎng)生物，主要指綠色植物，也包括一些化能合成細菌。消費者（macro-co

7、nsumers），指以初級生產(chǎn)的產(chǎn)物為食物的大型異養(yǎng)生物，主要是動物。分解者（composers），指利用動植物殘體及其它有機物為食的小型異養(yǎng)生物，主要有真菌、細菌、放線菌等微生物。小型消費者使構(gòu)成有機成分的元素和貯備的能量通過分解作用又釋放到無機環(huán)境中去。廢氣物廢氣物無機元素生產(chǎn)者消費者分解者 功能類群之間的關(guān)系關(guān)于功能類群* 目前對于生態(tài)系統(tǒng)劃分為功能類群生產(chǎn)者、消費者和分解者有些爭議，認(rèn)為一個完整的生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)該有生產(chǎn)者、消費者、分解者、流通者和調(diào)控者。 凡是具有凈組織生長、能量物質(zhì)積累或再生產(chǎn)的生物群都是生產(chǎn)者（producers）： ，從這一意義上來說，所有的生物都是生產(chǎn)者。凡是利用

8、有機物質(zhì)的生物都是消費者（macro-consumers），植物也要消耗60%的自身產(chǎn)物用于生命活動，從這一角度所有的生物都是消費者。流通者（circulator）:在食物鏈中攜帶物質(zhì)和能量運動并在營養(yǎng)級之間進行物質(zhì)和能量交換活動的生物群。從這一意義上每一個生物體均是流通者。調(diào)控者（regulator）：如人四、生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)（一）生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈(Food chain)1、什么是食物鏈？ 生態(tài)系統(tǒng)中貯存與有機物中的化學(xué)能，通過一系列的吃與被吃的關(guān)系，把生物與生物緊密地聯(lián)系起來，這種生物成員之間以食物營養(yǎng)關(guān)系彼此聯(lián)系起來的序列，稱為食物鏈 (Food chain)。 食物鏈中每一個生物成員

9、稱為營養(yǎng)級（trophic level）。2、食物鏈的類型按照生物與生物之間的關(guān)系可將食物鏈分成三種類型捕食食物鏈（grazing food chain）：指一種活的生物取食另一種活的生物所構(gòu)成的食物鏈。捕食食物鏈都以生產(chǎn)者為食物鏈的起點。如植物 植食性動物 肉食性動物。這種食物鏈既存在于水域，也存在于陸地環(huán)境。如草原上的青草 野兔 狐貍 狼；在湖泊中，藻類 甲殼 小魚 大魚。碎食食物鏈（detritus food chain）：指以碎食（植物的枯枝落葉等）為食物鏈的起點的食物鏈。碎食被別的生物所利用，分解成碎屑，然后再為多種動物所食構(gòu)成。其構(gòu)成方式：碎食物 碎食物消費者 小型肉食性動物 大型

10、肉食性動物。在森林中，有90%的凈生產(chǎn)是以食物碎食方式被消耗的。寄生性食物鏈（parasite food chain）：由宿主和寄生物構(gòu)成。它以大型動物為食物鏈的起點，繼之以小型動物、微型動物、細菌和病毒。后者與前者是寄生性關(guān)系。如哺乳動物或鳥類 跳蚤 原生動物 細菌 病毒。3、生態(tài)系統(tǒng)中各類食物鏈具有以下特點：在同一個食物鏈中，常包含有食性和其它生活習(xí)性極不相同的多種生物。在同一個生態(tài)系統(tǒng)中，可能有多條食物鏈，它們的長短不同，營養(yǎng)級數(shù)目不等，自然生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)級的數(shù)目是有限的（5)。在人工生態(tài)系統(tǒng)中，食物鏈的長度可以人為調(diào)節(jié)。在不同的生態(tài)系統(tǒng)中，各類食物鏈的比重不同。在任一生態(tài)系統(tǒng)，各類食物

11、鏈總是協(xié)同起作用.4、食物鏈長度*關(guān)于食物鏈的長度食物鏈的長度分析（Pimm,1986;Cohen 1982）營養(yǎng)級 1 2 3 4 5 6 資料頻率 1 45 37 22 5 3 113 Cohen 7 2 103 Pimm 1986關(guān)于食物鏈長度假說*1）能量流動假說 2）個體的大小假說3）最適捕食假說4）動態(tài)穩(wěn)定性假說 （二）食物網(wǎng)（Food web）食物網(wǎng)（Food web）：生態(tài)系統(tǒng)中多條食物鏈相聯(lián)，構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)即為食物網(wǎng)。食物網(wǎng)不僅維持著生態(tài)系統(tǒng)的相對平衡，并推動著生物的進化，成為自然界發(fā)展演變的動力。這種以營養(yǎng)為紐帶，把生物與環(huán)境、生物與生物緊密聯(lián)系起來的結(jié)構(gòu)，稱為生態(tài)系統(tǒng)的營

12、養(yǎng)結(jié)構(gòu)。關(guān)于食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)*食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)的特點 根據(jù)物種在食物網(wǎng)所處的位置，可分為三種基本類型：1）頂位種(top species):在食物網(wǎng)中不被任何物種捕食的物種。sink2）中位種（intermediate species）: 在食物網(wǎng)中既是捕食者又是被捕食者的物種。3）基位種（basal species）:不取食任何物種的物種。 source食物網(wǎng)中，物種的聯(lián)系（鏈節(jié)，link）具有方向性， 可分為四種基本類型：1）基位-中位鏈：2）基位-頂位鏈3）中位-中位鏈4）中位-頂位鏈?zhǔn)澄锞W(wǎng)的規(guī)律1）頂位種、中位種、基位種的數(shù)量比例穩(wěn)定，比例為：0.2853：0.5251：0.1896。2）捕食者和被捕食者的比例相當(dāng)穩(wěn)定，比例為：4：3。3）各類型鏈節(jié)的平均數(shù)大體與食物網(wǎng)內(nèi)鏈節(jié)總數(shù)成正比。分別是0.274, 0.077, 0.301, 0.348.4）鏈節(jié)數(shù)和物種數(shù)比例穩(wěn)定，比例為：2：15）食物