生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)生科1401毛德勇

1、第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)生科1401 毛德勇 1 生態(tài)系統(tǒng)的基本概念 生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）的定義: 指在一定的空間內(nèi)，生物成分和非生物成分通過(guò)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)互相作用、互相依存而構(gòu)成的一個(gè)生態(tài)學(xué)功能單位，這個(gè)生態(tài)學(xué)功能單位稱生態(tài)系統(tǒng)。 （英國(guó)植物生態(tài)學(xué)家A.G.Tansley(1935)提出）生態(tài)系統(tǒng)是現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的重要研究對(duì)象，20世紀(jì)60年代以來(lái)，許多生態(tài)學(xué)的國(guó)際研究計(jì)劃均把焦點(diǎn)放在生態(tài)系統(tǒng)國(guó)際生物學(xué)研究計(jì)劃（IBP）：其中心研究?jī)?nèi)容是全球主要生態(tài)系統(tǒng)（包括陸地、淡水、海洋等）的結(jié)構(gòu)、功能和生物生產(chǎn)力；人與生物圈計(jì)劃（MAB）：重點(diǎn)研究人類活動(dòng)與生物圈的關(guān)系；生態(tài)系統(tǒng)保持協(xié)作組（E

2、CG）：中心任務(wù)是研究生態(tài)平衡與自然環(huán)境保護(hù)，以及維持改進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)力。目前有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)的研究，主要集中在5個(gè)方面：自然生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和利用生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控機(jī)制的研究生態(tài)系統(tǒng)退化的機(jī)制、恢復(fù)及其修復(fù)研 究全球性生態(tài)問(wèn)題生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的研究2 生態(tài)系統(tǒng)的組成成分無(wú)機(jī)物有機(jī)化合物氣候因素生產(chǎn)者 (producer)消費(fèi)者 (consumer)分解者 (還原者)(decomposer)六大組成成分六大組成成分l生產(chǎn)者：自養(yǎng)生物，主生產(chǎn)者：自養(yǎng)生物，主要是各種綠色植物，也包要是各種綠色植物，也包括藍(lán)綠藻和一些能進(jìn)行光括藍(lán)綠藻和一些能進(jìn)行光合作用的細(xì)菌。合作用的細(xì)菌。l消費(fèi)者：異養(yǎng)生物，主消費(fèi)者

3、：異養(yǎng)生物，主要指以其他生物為食的各要指以其他生物為食的各種動(dòng)物。種動(dòng)物。l分解者：異養(yǎng)生物，把分解者：異養(yǎng)生物，把復(fù)雜的有機(jī)物分解成簡(jiǎn)單復(fù)雜的有機(jī)物分解成簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物，包括細(xì)菌、真菌、無(wú)機(jī)物，包括細(xì)菌、真菌、放線菌和動(dòng)物等。放線菌和動(dòng)物等。非生物成分非生物成分生物成分生物成分(生物群落生物群落) 三大功能群三大功能群 生產(chǎn)者（producers）又稱初級(jí)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(xì)菌。這些生物能利用無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物，并把環(huán)境中的太陽(yáng)能以生物化學(xué)能的形式第一次固定到生物有機(jī)體中。初級(jí)生產(chǎn)者也是自然界生命系統(tǒng)中唯一能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為生

4、物化學(xué)能的媒介。 消費(fèi)者 不能利用無(wú)機(jī)物質(zhì)制造有機(jī)物質(zhì)，而是直接或間接依賴于生產(chǎn)者所制造的有機(jī)物質(zhì)。它們屬于異養(yǎng)生物。分解者（composers），指利用動(dòng)植物殘?bào)w及其它有機(jī)物為食的小型異養(yǎng)生物，主要有真菌、細(xì)菌、放線菌等微生物。小型消費(fèi)者使構(gòu)成有機(jī)成分的元素和貯備的能量通過(guò)分解作用又釋放到無(wú)機(jī)環(huán)境中去。澳大利亞進(jìn)口屎克螂因牛糞覆蓋每年損毀牧場(chǎng)3600萬(wàn)畝 60年代，澳大利亞引入了羚羊糞蜣(Onthophagus gazella)和神農(nóng)蜣螂(Catharsius molossus)等異地金龜，對(duì)分解牛糞發(fā)揮了明顯的作用。主要環(huán)境組分 輻射 大氣 水體 土壤3 生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)時(shí)間結(jié)構(gòu)營(yíng)養(yǎng)

5、結(jié)構(gòu)食物鏈?zhǔn)澄锞W(wǎng)一個(gè)食物鏈的例子 “螳螂捕蟬，黃雀在后螳螂捕蟬，黃雀在后” （ （ 據(jù)周立志）植物植物蟬蟬(初級(jí)消費(fèi)者初級(jí)消費(fèi)者) 螳螂螳螂(二級(jí)消費(fèi)者二級(jí)消費(fèi)者)黃雀黃雀(三級(jí)消費(fèi)者三級(jí)消費(fèi)者)鷹鷹(四級(jí)消費(fèi)者四級(jí)消費(fèi)者)(頂極食肉動(dòng)物頂極食肉動(dòng)物) 食物鏈?zhǔn)澄镦湥╢ood chain）和營(yíng)養(yǎng)級(jí)（trophic level） 食物鏈指生態(tài)系統(tǒng)中不同生物之間在營(yíng)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(kāi)始，然后一級(jí)一級(jí)地轉(zhuǎn)移到大型食肉動(dòng)物。食物鏈上的每一個(gè)環(huán)節(jié)稱為營(yíng)養(yǎng)階層或營(yíng)養(yǎng)級(jí)，指處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物種的總和。 食物鏈的類型捕食食物鏈（grazing food c

6、hain）：又稱捕食食物鏈，以活的動(dòng)植物為起點(diǎn)的食物鏈，如草食動(dòng)物、各級(jí)食肉動(dòng)物。 牧草 羊、牛 狼 以綠色植物為起點(diǎn)，是活的生物體。腐食食物鏈（detrital food chain）：又稱碎屑食物鏈，從死亡的有機(jī)體或腐屑開(kāi)始。 動(dòng)植物殘?bào)w 腐食性動(dòng)物 肉食性動(dòng)物 頂級(jí)肉食動(dòng)物 以動(dòng)、植物殘?bào)w為起點(diǎn)，數(shù)量越來(lái)越少。 食物鏈的類型寄生型食物鏈：以活的生物為寄主，奪取寄主的物質(zhì)和能量來(lái)維持生存。體型越來(lái)越小，數(shù)量越來(lái)越多。 植物 動(dòng)物 寄生物 更小的寄生物 食物鏈的特征食物鏈的長(zhǎng)度通常不超過(guò)6個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，最常見(jiàn)的45個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，因?yàn)槟芰垦厥澄镦溋鲃?dòng)時(shí)不斷流失；食物鏈越長(zhǎng)，最后營(yíng)養(yǎng)級(jí)位所獲得的能量也越

7、少。因?yàn)閺钠瘘c(diǎn)到終點(diǎn)經(jīng)過(guò)的營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，其能量損耗也就越大；食物鏈的特征食物鏈或食物網(wǎng)的復(fù)雜程度與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接相關(guān)；生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈不是固定不變的，它不僅在進(jìn)化歷史上有改變，在短時(shí)間內(nèi)也會(huì)發(fā)生變化。食物網(wǎng)食物網(wǎng) (food web)：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(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)食物網(wǎng)。 食物鏈和食物網(wǎng)的意義食物鏈?zhǔn)巧鷳B(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)的形象體現(xiàn)；生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)正是沿著食物鏈和食物網(wǎng)進(jìn)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。4 營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量流動(dòng)：生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者物質(zhì)循環(huán)：生物 環(huán)境信息傳遞：包括營(yíng)養(yǎng)信息、化學(xué)信息、 物理信息和行為信息等，構(gòu)成信息網(wǎng)。 生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)及能流和物流間的關(guān)系 （據(jù)周立志）生產(chǎn)者生產(chǎn)者(綠色植物綠色植物)消費(fèi)者消費(fèi)者(動(dòng)物動(dòng)物)還原者還原者(細(xì)菌、真菌細(xì)菌、真菌)放牧系統(tǒng)放牧系統(tǒng)凈初級(jí)凈初級(jí)生產(chǎn)生產(chǎn)分解系統(tǒng)分解系統(tǒng)死有機(jī)物