第七章生態系統概述

§1生態系統基本概念

§2生態系統的營養結構

§3生態系統的功能

§4生態平衡§1生態系統基本概念

1.生態系統的概念及其特征(1)概念生態系統：生物成分+非生物成分，物質循環、能量流動，生物群落+環境，生態學功能單位。類型：自然生態系統人工生態系統

(2)特征生態系統內部具有一定的自我調節能力。具有能量流動、物質循環和信息傳遞等功能。動態系統。開放系統。2.生態系統的組成成分、結構和分類無機物有機化合物氣候因素②生產者③消費者④分解者

(還原者)六大組成成分（四大基本成分）②生產者：綠色植物，光合細菌。③消費者：異養生物，植食動物（一級）、肉食動物（二～四級）、雜食動物和寄生動物等。④分解者：異養生物，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)§2

生態系統的營養結構1.食物鏈和食物網食物鏈：植物固定能量，取食和被取食關系，傳遞。由4～５個環節構成的食物網★：食物網越復雜，生態系統就越穩定。2.營養級一個營養級就是指處于食物鏈某一環節的所有生物種的總和。在生態系統中，食物鏈上的營養級一般不會超過五級，多數為三、四級。

生態錐體(生態金字塔)生態錐體（ecologicalpyramid）:能量通過營養級逐級減少，如果把通過各營養級的能流量由低到高用圖型表示，就成為一個金字塔形，稱能量錐體或能量金字塔。同樣如果以生物量或個體數目來表示，可能得到生物量錐體（pyramidofenergy）和數量錐體（pyramidofnumber）。三類錐體合稱為生態錐體。a生物量錐體(gDW·m-2)b能量錐體(kcal·m-2·a-1)c數量錐體(個體·ha-1)1212§3生態系統的功能

能量流動、物質循環、信息傳遞、物質生產。基本功能：能量流動和物質循環。能量流動和物質循環比較示意圖能量流動是單方向的。物質的流動是循環式的。空氣水無機鹽空氣水無機鹽空氣水無機鹽空氣水無機鹽生產者第2級食肉動物

植食動物

食肉動物熱熱熱熱熱

分解者1.能量流動

能流分析生態效率用于表示兩個營養級之間能量轉化效率的指標：利用效率＝攝取能量/前一營養級的凈生產量同化效率＝同化能量/吸收能量生態效率＝凈生產量/前一營養級的凈生產量

美國明尼達州塞達波格湖的能流分析

能量單位：cal·cm-2·

a–1

。呼吸29.3+未利用78.2+分解3.5＝總初級生產量111.0，能量守恒總初級生產量111.0植食動物15.0肉食動物3.0分解3.0分解0.5分解微量呼吸23.0呼吸4.5呼吸1.8未利用70.0太陽能118872未利用7.0未利用1.2未吸收的能118761生態系統能量流動規律生態系統是一個熱力學系統，生態系統中能量的傳遞、轉換遵循熱力學的兩條定律：第一定律：能量守恒定律。第二定律：任何形式的能（除了熱）轉化到另一種形式能的自發轉換中，不可能100％被利用，總有一些能量作為熱的形式被耗散出去。能流在生態系統中是變化著的；能流是單向流；能量在生態系統內流動的過程，就是能量不斷遞減的過程；能量在流動過程中，質量逐漸提高。2.生態系統的物質循環

(1)概念：植物，吸收營養物質，進入生命系統，被其他生物重復利用，最后歸還于環境中。三個不同層次：生物個體生態系統層次：生態系統中營養物質的循環生物圈層次：為生物地球化學循環，可分為水循環、氣體型循環和沉積型循環。碳循環(carboncycle)化泥碳煤大氣中CO2CO2碳化作用石油水生植物光合作用腐爛燃料呼吸作用光合作用腐爛擴散

有毒有害物質的循環有毒有害的物質進入生態系統，通過食物鏈富集或被分解。有毒有害物質的種類與數量逐漸增多，對生態系統各營養級生物的影響越來越大。大多數有毒物質，尤其是人工合成的大分子有機化合物和重金屬元素，在生物體內具有濃縮現象，代謝過程中不能被排除，長期停留在生物體內，造成有機體中毒、死亡。3.生態系統的信息傳遞信息傳遞：信息流動與反饋過程。信息類型物理信息：鳥鳴、蜜蜂和蝴蝶的飛舞；化學信息：動物激素和植物次生代謝物質；行為信息：信息傳遞往往是雙向的。4.生物生產

包括初級生產和次級生產兩個過程。初級生產(primaryproduction)：生產者（主要是綠色植物）通過光合作用，把太陽能轉變為化學能的過程，又稱為第一性生產。次級生產或第二性生產(secondaryproduction)：消費者和分解者利用初級生產所制造的物質和能量進行新陳代謝，經過同化作用轉化成自身物質和能量的過程。次級生產的基本特點次級生產過程模型食物資源未采食拒食未食糞便(Fu)呼吸(R)分解被采食可利用食用(C)同化(A)動物產品產生能量(P)潛在能量保持能量損失能量ⅠⅡⅢⅣⅤⅥC=A+FuA=P+RC=P+Fu+RP=C-Fu-R5.生態平衡生態平衡：穩定狀態。生態系統結構和功能的穩定，能量輸入與輸出上的穩定。自然生態系統的演替總是向著物種多樣化、結構復雜化和功能完善化方向發展，達到成熟的穩定狀態。★

生態系統穩定性抵抗力：恢復力：維持生態平衡的兩個重要途徑。一般生態系統發育越成熟，結構越復雜，物種多樣性越大，抵抗干擾的能力就越強。生態系統的抵抗力和恢復力是有限度的。自我調節存在一個閾值。當外來干擾因素超過閾值時，引起生態失調。生態平衡的調節機制負反饋生態冗余(Redundancy)：替代作用。