第五章生态系统生态学 1.生态系统的概念 2.生态系统的结构 3.生态系统的基本功能 4.生态系统的能流和物流 5.生态系统的类型 6.农业生态系统
第五章 生态系统生态学 1. 生态系统的概念 2. 生态系统的结构 3. 生态系统的基本功能 4. 生态系统的能流和物流 5. 生态系统的类型 6. 农业生态系统
1、基本概念 生态系统（ecosystem) 指在一定空间内，生物群落 与非生物环境之间通过物质循环、能量流动和信息联 系等过程，结合而成的生态单元，即生物群落与其环 境条件所形成的统一整体。 生态系统不是静止不变的，而是一个动态的系统。如果系统 中某一要素（生物群落中的某些成员、非生物环境中的某些生 态因素)发生变化时，就可能通过物流、能流、信息流等相应 改变，而影响其它因素，进而引起整个生态系统的变化
1、基本概念 生态系统（ecosystem）指在一定空间内，生物群落 与非生物环境之间通过物质循环、能量流动和信息联 系等过程，结合而成的生态单元，即生物群落与其环 境条件所形成的统一整体。 生态系统不是静止不变的，而是一个动态的系统。如果系统 中某一要素（生物群落中的某些成员、非生物环境中的某些生 态因素）发生变化时，就可能通过物流、能流、信息流等相应 改变，而影响其它因素，进而引起整个生态系统的变化
2、生态系统的基本结构 生态系统结构是指系统中各种成分及其相 互关系和联结的形式。 从组织水平考虑 生态系统的生物成分可 以分为个体、种群、群落和生态系统。 从营养功能考虑， 生态系统的结构包含以 下四个主要成分
2、生态系统的基本结构 生态系统结构是指系统中各种成分及其相 互关系和联结的形式。 从组织水平考虑，生态系统的生物成分可 以分为个体、种群、群落和生态系统。 从营养功能考虑，生态系统的结构包含以 下四个主要成分
1)非生物环镜包括土壤、水等的理化性质和成分， 构成植物生长和动物活动的空间；物质代谢的环境，生物代 谢的媒介物质；气候条件 2)生产者： (productors)即自养生(autotrophs) 是指能利用太阳能，经过光和作用，将CO2和水合成碳水化 合物的绿色植物。它可通过进一步合成脂肪和蛋白质供其自 身的建造，也为生态系统中的消费者和分解者提供营养。 3)消费者： consumers) 指那些不能从无机物质制造 有机物质、直接或间接依赖生产者制造的有机物质生活的生 物，即异养生物(heterotrpths) 4)分解者若： (decomposers)指小型消费者 (microconsumers),又称腐食者 (saprothroths),主要 是包括细菌和真菌等小型异养生物
1）非生物环境：包括土壤、水等的理化性质和成分， 构成植物生长和动物活动的空间；物质代谢的环境，生物代 谢的媒介物质；气候条件。 2）生产者：（productors）即自养生（autotrophs）， 是指能利用太阳能，经过光和作用，将CO2和水合成碳水化 合物的绿色植物。它可通过进一步合成脂肪和蛋白质供其自 身的建造，也为生态系统中的消费者和分解者提供营养。 3）消费者：（consumers）指那些不能从无机物质制造 有机物质、直接或间接依赖生产者制造的有机物质生活的生 物，即异养生物（heterotrpths） 。 4）分解者：（decomposers）指小型消费者 （microconsumers），又称腐食者（saprothroths），主要 是包括细菌和真菌等小型异养生物
3、生态系统的基本功能 生态系统的基本功能是指系统之中和系统之间的物流和 能流的运动过程。与生产者、消费者和分解者3种成分 相对应，其基本功能分为生产、消费和分解3个过程。 由于消费过程是食草动物和食肉动物将生产者已经生产 合成的有机物质及储存于其中的能量，按照一定途径在 生态系统中运动，所以生态系统中实际上最基本的功能 过程是生产过程和分解过程 叶绿素 生产过程：6C02+12H20 C6H1206+6H20+602 光能 分解过程：C。H1206+602 6C02+6H20+能量
3、生态系统的基本功能 生态系统的基本功能是指系统之中和系统之间的物流和 能流的运动过程。与生产者、消费者和分解者3种成分 相对应，其基本功能分为生产、消费和分解3个过程。 由于消费过程是食草动物和食肉动物将生产者已经生产 合成的有机物质及储存于其中的能量，按照一定途径在 生态系统中运动，所以生态系统中实际上最基本的功能 过程是生产过程和分解过程。 生产过程：6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2 分解过程： C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O +能量 光能 叶绿素 酶
4、生态系统的能流和物流 能流 energy flow 关系： 能流和物流过程是相 指在生态系统中各营养级 互联系的，储存于化学键中的 生物间能量的输入、转换、 能量，在物质流动和变化的过 传导、消失的过程，它是 程中，总是伴随有能量的流动 一个单向流动的过程 和变化，但二者又有所区别， Lindema(1941)提出了 能流的概念和“1/10定 能量只能使用一次，故能流是 律”，即从上一营养级到 单向的，而物质可以反复被利 下一营养级的能量转化率 用，故物流是可以循环的。生 是10% 态系统的基本功能是物质循环 (营养循环)和能量流动，如 物流 material flow) 果为管理措施不当，其基本功 指物质在生态系统中流动 能遭到破坏，生态系统将失去 的过程。 平衡
4、生态系统的能流和物流 能流（ energy flow ）： 指在生态系统中各营养级 生物间能量的输入、转换、 传导、消失的过程，它是 一个单向流动的过程。 Lindema（1941）提出了 能流的概念和“1/10定 律”，即从上一营养级到 下一营养级的能量转化率 是10%。 物流（material flow）： 指物质在生态系统中流动 的过程。 关系：能流和物流过程是相 互联系的，储存于化学键中的 能量，在物质流动和变化的过 程中，总是伴随有能量的流动 和变化，但二者又有所区别， 能量只能使用一次，故能流是 单向的，而物质可以反复被利 用，故物流是可以循环的。生 态系统的基本功能是物质循环 （营养循环）和能量流动，如 果为管理措施不当，其基本功 能遭到破坏，生态系统将失去 平衡
5、生态系统的类型 物流和能流的 封闭生态系统和 状况 开放生态系统 人类对生态系 自然生态系统和 溪涧 统影响的大小 人工生态系统 依据 湖泊 河流 生态系统所在 淡水生态系统 环境的性质 海洋生态系统 陆地生态系统 森林 生态系统中生 植物生态系统 农田 牧场 物所占的位置 动物生态系统 社会生态系统
5、生态系统的类型 溪涧 湖泊 河流 森林 农田 牧场 依据 物流和能流的 状况 人类对生态系 统影响的大小 生态系统所在 环境的性质 生态系统中生 物所占的位置 封闭生态系统和 开放生态系统 自然生态系统和 人工生态系统 淡水生态系统 海洋生态系统 陆地生态系统 植物生态系统 动物生态系统 社会生态系统
6、农业生态系统 农业生态系统（agroecosystem) ：指人类从事农业生产活动，所 形成的生态系统。广义的农业生态系统包括种植业、饲养业和 农畜产品加工业等活动所形成的系统。狭义的农业生态系统则 是指由于各种种植业所形成的农田生态系统。 农业生态系统与自然生态系统相比较：主要的不同。 种植的植物单一，其生长发育进度整齐， 植物种间的竞争较少 各农田生态系统的分界明显。 2. 以人们选定的种植植物为中心所形成的生物群落中，生物类群 贫乏，营养层次简短，食物链环数目少，系统内部自我调节的 机能较差，系统的稳定性差，易受不良环境因素的影响。 3.由于种植的植物（生产者）种类单一，数量多，往往导致一些 一级消费者（如害虫）数量多，危害重，成为优势种害虫，而 需要防治，尤其使用化学防治法，常使这一系统遭到破坏，失 去平衡
6、农业生态系统 农业生态系统（agroecosystem）：指人类从事农业生产活动，所 形成的生态系统。广义的农业生态系统包括种植业、饲养业和 农畜产品加工业等活动所形成的系统。狭义的农业生态系统则 是指由于各种种植业所形成的农田生态系统。 农业生态系统与自然生态系统相比较：主要的不同。 1. 种植的植物单一，其生长发育进度整齐，植物种间的竞争较少， 各农田生态系统的分界明显。 2. 以人们选定的种植植物为中心所形成的生物群落中，生物类群 贫乏，营养层次简短，食物链环数目少，系统内部自我调节的 机能较差，系统的稳定性差，易受不良环境因素的影响。 3. 由于种植的植物（生产者）种类单一，数量多，往往导致一些 一级消费者（如害虫）数量多，危害重，成为优势种害虫，而 需要防治，尤其使用化学防治法，常使这一系统遭到破坏，失 去平衡
4.种植的植物生长时间短，如一年生的作物，蔬菜 和多年生的果树，而使群落的演替时间短或是不 连续。 5.由于系统内的一些产品（如种子、果实、叶、根 等)被人们收获而离开系统， 故必须采取施肥 灌水等手段。以维持系统中正常的物流和能流 保证高的生产力。 6.生态系统的机构因社会 (人类)的需要、 经济效 益而发生变化，故实际上农业生态系统是社会 经济一自然生态系统组成的复合系统。所以人们 对农业生态系统的影响，可能是积极的建设作 用，也可能是消极的破坏作用
4. 种植的植物生长时间短，如一年生的作物，蔬菜 和多年生的果树，而使群落的演替时间短或是不 连续。 5. 由于系统内的一些产品（如种子、果实、叶、根 等）被人们收获而离开系统，故必须采取施肥、 灌水等手段。以维持系统中正常的物流和能流， 保证高的生产力。 6. 生态系统的机构因社会（人类）的需要、经济效 益而发生变化，故实际上农业生态系统是社会— 经济—自然生态系统组成的复合系统。所以人们 对农业生态系统的 影响，可能是积极的建设作 用，也可能是消极的破坏作用
设计农业害虫综合治理的原则：以生态系统管理为 理论基础，使生态系统和农业生态系统向着有利 于人类的方向发展，以农业防治措施为基础，充 分发挥自然控制因素（如作为第二级消费者的害 虫天敌、不利于害虫发生的气候因素等)的控害 作用，协调运用生物、化学、物理、遗传等防治 措施，将害虫的危害控制在经济允许水平之下， 并逐渐向着以农田所有有害生物为防治对象的、 以利用自然控制因素控害为主的、区域性的综合 治理的方向发展。(PM)
设计农业害虫综合治理的原则：以生态系统管理为 理论基础，使生态系统和农业生态系统向着有利 于人类的方向发展，以农业防治措施为基础，充 分发挥自然控制因素（如作为第二级消费者的害 虫天敌、不利于害虫发生的气候因素等）的控害 作用，协调运用生物、化学、物理、遗传等防治 措施，将害虫的危害控制在经济允许水平之下， 并逐渐向着以农田所有有害生物为防治对象的、 以利用自然控制因素控害为主的、区域性的综合 治理的方向发展。（IPM ）