第二章生态系统 第一节生态系统的基本概念 节生 平衡及其 被坏 本章重点 1生本学概今 2.生态系统的六组分 3.生态系统依地理分两大类， 4.食物网越复杂，生态系统越稳定 5,生命之碳及循环 6“生态危机”大多指人类活动引起的生态失调 第一节生态系统的基才 概念 的概念 食物网 营荞级和生态 金字塔 六 生态系统的功能 生态系统的组成 结构和类型 1生态系统的概念：生物，非生物，一个生态学功能单位 2.生态学的定义 生态学(ecology)一词源于希腊文“oikos”,表示住所和栖息地，“l0gy表学科，原意是 研究生物栖息环境的学科。 生态学与经济学(economics)的“eco一m词根相同，经济学最初是死 究“家庭的管理”的，生态学与经济学有着密切的关系，生态学可理解为有关生物的管理的科学 或创造一个美好的家园之意。 1866年，德国的动物学家haeckel首次为生态学下了定义：生态学是研究有机体与其周围环境 -包括非生物环境和生物环境相互关系(interaction)的科学。后来，一些著名生态学家也对生 态学进行了定义。1966年，smith认认为“ec0一”代表生活之地.因此生态学是研究有机体与生 活之地相互关系的科学，所以又可把生态学称为环境生物学evironmental biologv) ·著名美国生态学家E:0dum(1956)提出的定义是：生态学是研究生态系统的结构和功能的科学 他的名数材 《生态学基础》(1971)以生态系统为中 ,对大学生态学数学和研究有很大的影 响，他因此而荣获了美国生态学的最高栗誉 泰动生态学奖(1977)。 我国着名生态学家马世骏先生认为，生态学是研究生命系统和环境系统相互关系的科学。 生态学家普遍认为，生态学是研究生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学。可见 生态学的不同定义代表了生态学的不同发展阶段，强调了不同的基础生态学分支和领域， 生态学的研究对象 明确研究对象，有助于生态学定义的了解。生态学研究的特殊性，可以从以下几入面来 理解，生态学是研究生物与环境、生物和生物之间相互关系的一门生物学基础分支学科。生物 学各分支学科的关系，犹如切多层蛋糕，水平切法表示把生物学按研究的生命现象各个方面加 以划分
第二章 生态系统 第一节 生态系统的基本概念 第二节 生态平衡及其破坏 本章重点 1.生态学概念 2.生态系统的六组分. 3.生态系统依地理分两大类. 4.食物网越复杂，生态系统越稳定. 5.生命之碳及循环. 6.“生态危机”大多指人类活动引起的生态失调. 第一节 生态系统的基本概念 一． 生态系统的概念， 二．生态学概念 三. 生态系统的共同特性，组成，结构和类型 四. 食物链和食物网 五． 营养级和生态金字塔 六． 生态系统的功能 一． 生态系统的组成，结构和类型 1.生态系统的概念：生物，非生物，一个生态学功能单位. 2.生态学的定义 生态学(ecology) 一词源于希腊文“oikos”，表示住所和栖息地,“logy”表学科，原意是 研究生物栖息环境的学科。 生态学与经济学(economics)的“eco－”词根相同，经济学最初是研 究“家庭的管理”的，生态学与经济学有着密切的关系，生态学可理解为有关生物的管理的科学 或创造一个美好的家园之意。 •1866 年，德国的动物学家 haeckel 首次为生态学下了定义：生态学是研究有机体与其周围环境 ——包括非生物环境和生物环境相互关系(interaction)的科学。后来，一些著名生态学家也对生 态学进行了定义。1966 年，smith 认认为“eco－”代表生活之地．因此生态学是研究有机体与生 活之地相互关系的科学，所以又可把生态学称为环境生物学(evironmental biology)。 •著名美国生态学家 E·odum(1956)提出的定义是：生态学是研究生态系统的结构和功能的科学。 他的著名教材《生态学基础》(1971)以生态系统为中心，对大学生态学教学和研究有很大的影 响，他因此而荣获了美国生态学的最高荣誉——泰勒生态学奖(1977)。 •我国著名生态学家马世骏先生认为，生态学是研究生命系统和环境系统相互关系的科学。 • 生态学家普遍认为，生态学是研究生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学。可见 生态学的不同定义代表了生态学的不同发展阶段，强调了不同的基础生态学分支和领域。 •生态学的研究对象 • 明确研究对象，有助于生态学定义的了解。生态学研究的特殊性，可以从以下几入面来 理解，生态学是研究生物与环境、生物和生物之间相互关系的一门生物学基础分支学科。生物 学各分支学科的关系，犹如切多层蛋糕，水平切法表示把生物学按研究的生命现象各个方面加 以划分
·例面生理学、形态学、责传学、讲化论等名有其特殊研究对象，而生态学研究的是活的生 物在自然界中与环境的相互作用和生物之间的相互作用垂直切法则是按系统分类，把生物学 划分为动物学、植物学、徽生物学等学科。由此可见，生态学不仅是生物学的基础分支学科之 也是每一门分类学科的一个重要组成部分。 ·生态学是研究以种群、群落和生态系统为中心的宏观生物学。现代生物学可按照图绪1所示 的方式，把研究对象划分为大小不同的组织层次。生态学研究的主要是右侧的层次。从这个意 义上讲，生态学属于宏观生物学的范睫。 ·群落=== 三三生本系统 种群=== ==种群系统 个体== ==有机系统 器官== ==器官系统 细胞== ==细胞系统 基因=== ==基因系统 生物成分十非生物环境=生物系统 经典生态学研究的最低层次是有机体（个体），按其研究的大部分问题来看.当前的 个体生态学应属于生理生态学的范酶。 这是生理学与生态学交界的边缘学科 ·任何生态系统都具有以下共同特征： ·(1)具有能量流动物质循环和信息传递三大功能 ·(2)具有自我调节的能力， ·(3)是一种动态系统。 3生态系统的组成（重点 生态系统中 包括以下六种组分： (1),无机物：包括氮、氧、 二氧化碳和各种无机盐等。 (2),有机化合物：包括蛋白质、糖类、脂类和土壤腐殖质等。 (3) 气候因素：包括温度、湿度 风和降水等 来自 宙的 阳辐射也可归如 (4)生产者：指能进行光合作用的各种绿色植物、蓝绿藻和某些细菌。又成为自养生物， (5),消费者：指以其他生物为食的各种动物（植食动物、肉食动物、杂食动物和寄生动物 者： 指分解动档 残 、粪便 和各种有机物的细菌、真菌、原生动物、蚯蚓和秃鸷 等食腐动物。分解者和消费者都是异样生 2.生态系统的类型 生态系统中的生物成分按照其在生态系统中的功能可划分为三大类群：生产者（自养生 物)，消费者（异养生物）和分解者（又称还原者》
•例如生理学、形态学、遗传学、进化论等各有其特殊研究对象，而生态学研究的则是活的生 物在自然界中与环境的相互作用和生物之间的相互作用；垂直切法则是按系统分类，把生物学 划分为动物学、植物学、微生物学等学科。由此可见，生态学不仅是生物学的基础分支学科之 一，也是每一门分类学科的—个重要组成部分。 •生态学是研究以种群、群落和生态系统为中心的宏观生物学。现代生物学可按照图绪 1 所示 的方式，把研究对象划分为大小不同的组织层次。生态学研究的主要是右侧的层次。从这个意 义上讲，生态学属于宏观生物学的范畴。 • 群落＝＝＝ ＝＝生态系统 • 种群＝＝＝ ＝＝种群系统 • 个体＝＝＝ ＝＝有机系统 • 器官＝＝＝ ＝＝器官系统 • 细胞＝＝＝ ＝＝细胞系统 • 基因＝＝＝ ＝＝基因系统 • 生物成分＋非生物环境 ＝ 生物系统 经典生态学研究的最低层次是有机体(个体)，按其研究的大部分问题来看．当前的 个体生态学应属于生理生态学的范畴。这是生理学与生态学交界的边缘学科。 •任何生态系统都具有以下共同特征： •（1） 具有能量流动.物质循环和信息传递三大功能。 •（2） 具有自我调节的能力。 •（3） 是一种动态系统。 3.生态系统的组成 （重点） 生态系统中包括以下六种组分： （1）.无机物：包括氮、氧、二氧化碳和各种无机盐等。 （2）.有机化合物：包括蛋白质、糖类、脂类和土壤腐殖质等。 （3）.气候因素：包括温度、湿度、风和降水等，来自宇宙的太阳辐射也可归如此类。 （4）.生产者：指能进行光合作用的各种绿色植物、蓝绿藻和某些细菌。又成为自养生物。 （5）.消费者：指以其他生物为食的各种动物（植食动物、肉食动物、杂食动物和寄生动物 等）。 （6）分解者：指分解动植物残体、粪便和各种有机物的细菌、真菌、原生动物、蚯蚓和秃鹫 等食腐动物。分解者和消费者都是异样生物。 2.生态系统的类型 生态系统中的生物成分按照其在生态系统中的功能可划分为三大类群：生产者（自养生 物）.消费者（异养生物）和分解者（又称还原者）
生态系统可根据地理条件的不同而 分为两大类： 水生生态系统和陆地生态系统， 者还可进 ·如水生生态系统可分为海洋生态系统和淡水生态系统。淡水生态 系统又可分为流水生态系统和静水生态系统等。 同样，陆地生态系统也可以分为森林、草原、荒祺、高山、冻原等生态系统， ·森林生态系统还可以细分为热带、亚热带、温带和寒温带森林等生态系统。陆地生态系统有 鲜明的空间结构，在空间上有明显的垂直和水平分布，即具有三维的空间结构和二维的水平结 构。 二.食物链和食物网 各种生物之间存在着取食和被取食的关系，这就是食物链。通过这种关系，能量在生态系统 内传递。我国民谚说的 鱼吃小鱼，小鱼吃虾米“就是食物链的生动写照。当然自然界中实际 存在的取食关系要复杂的多。 一般，食物网越复杂，生态系统就越稳定。因为食物网中某个环节（物种）缺失时， 其他相 应环节能起补偿作用。相反，食物网越简单 如生态茶统超个德， 。生态系统中 两种食物链：捕食食物链和碎屑食物链。前者以活的动植物为起点，后者以死的生物或腐屑为 起点。 ●在陆地生本系统和许名水牛牛本系统中，能量流动主要通过碎屑含物链，净初级生产量中只 有很少 部分通向捕食食物链。只有在某些水生生态系统中，例如在 一些又浮游藻类和滤食性 原生动植物组成食物链的湖泊中，捕食食物链才成为能量流动的主要渠道。 三，营养级和生态金字塔 ·尽管食物链和食物网在理论上反映了生态系统中物种和物种间的营养关系，但这种关系是如 此复杂，吃今尚未有一种食物网能如实的反映出自然界食物网的复杂性，为此生态学家提出门 营养级的概念。 某个养级就是食物链某个环节上一切生物种的总和，是处在某 兼层次上一生物和异 营装层次上另 类生物的关系。生态系统 中的物质 和能量就是这样通过营养级向上传递。 ·但是，当能量在食物网中流动时，其转移效率是很低的。下面营养级所储存的能量只有大约 10%能够被其上 一营养级所利用。其余部分能量被消耗在该营养级的呼吸作用上，以热量的形 式释放到大气中去。这在生态学上被称为10%定律或1/10律。（见图2） 四，生态系统的功能 ·生态系统具有三大功能：能量流动、物质循环和信息传递。 (一)能量流动 。地是一人开放系统 ,存在着能量的输入和输出。能量输入的根本来源是太阳能，食物是 化石燃料则是过去地质年代固定和储存的太阳能。 (见 ·生态系统中的能量流动都是按照热力学第一定律和第二定律进行的。根据热力学第一定律
生态系统可根据地理条件的不同而分为两大类：水生生态系统和陆地生态系统。二者还可进一 步细分为更多种的生态系统。如水生生态系统可分为海洋生态系统和淡水生态系统。淡水生态 系统又可分为流水生态系统和静水生态系统等。 同样，陆地生态系统也可以分为森林、草原、荒漠、高山、冻原等生态系统。 •森林生态系统还可以细分为热带、亚热带、温带和寒温带森林等生态系统。陆地生态系统有 鲜明的空间结构，在空间上有明显的垂直和水平分布，即具有三维的空间结构和二维的水平结 构。 二． 食物链和食物网 •各种生物之间存在着取食和被取食的关系，这就是食物链。通过这种关系，能量在生态系统 内传递。我国民谚说的“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米”就是食物链的生动写照。当然自然界中实际 存在的取食关系要复杂的多。 •一般，食物网越复杂，生态系统就越稳定。因为食物网中某个环节（物种）缺失时，其他相 应环节能起补偿作用。相反，食物网越简单，则生态系统越不稳定。生态系统中一般都存在着 两种食物链：捕食食物链和碎屑食物链。前者以活的动植物为起点，后者以死的生物或腐屑为 起点。 •在陆地生态系统和许多水生生态系统中，能量流动主要通过碎屑食物链，净初级生产量中只 有很少一部分通向捕食食物链。只有在某些水生生态系统中，例如在一些又浮游藻类和滤食性 原生动植物组成食物链的湖泊中，捕食食物链才成为能量流动的主要渠道。 三． 营养级和生态金字塔 •尽管食物链和食物网在理论上反映了生态系统中物种和物种间的营养关系，但这种关系是如 此复杂，迄今尚未有一种食物网能如实的反映出自然界食物网的复杂性，为此生态学家提出了 营养级的概念。 •某个营养级就是食物链某个环节上一切生物种的总和，是处在某一营养层次上一类生物和另 一营养层次上另一类生物的关系。生态系统中的物质和能量就是这样通过营养级向上传递。 •但是，当能量在食物网中流动时，其转移效率是很低的。下面营养级所储存的能量只有大约 10%能够被其上一营养级所利用。其余部分能量被消耗在该营养级的呼吸作用上，以热量的形 式释放到大气中去。这在生态学上被称为 10%定律或 1/10 律。 （见图 2） 四． 生态系统的功能 •生态系统具有三大功能：能量流动、物质循环和信息传递。 （一）能量流动 • 地球是一个开放系统，存在着能量的输入和输出。能量输入的根本来源是太阳能，食物是 光合作用新近固定和储存的太阳能，化石燃料则是过去地质年代固定和储存的太阳能。 （见 图 3） •生态系统中的能量流动都是按照热力学第一定律和第二定律进行的。根据热力学第一定律
能量可以从一种形式转化为另一种形式，在转化过程中，能量守恒。根据热力学第二定律，能 量的流动总是从集中到分散，从能量高向能低的方向传递。 ·（二)物质循环 生物学研究表明，对生命必须的元素只有约24种，即碳、氧、氮、氢、钙、硫、磷、钠、 钾、氯、镁、铁、碘、铜、锰、锌、钴、锡、钒，可能还有镍、溴、铝和硼。上述元素中的四 种，即碳、氢、氧、氯，占生物有机体组成的99%以上，在生命中起这关键作用，被称为“关 键元素”。 环任生命活 ·(三)信息传递 ·信息传递是生态系统的重要功能之一。生态系统中的各种信息形式主要有四种： 1.物理信息2.化学信息3.营养信息4.行为信息 第二节生态平衡及其破坏 在一定时期内，系统内生产者、消费者和分解者之间保持着一种动态平衡，系统内的能量流 动和物质平衡在较长时期内保持稳定。这种状态就是生态平衡，又称自然平衡。如果生态系统 中物质与能量的输入大于输出，其总生物量增加，反之则生物量减少。 生态平衡是靠 一系列 循王 的 的信号 的方向变化。但是变化的结果又反过来影 号减弱，最终使原有平衡的以保持。 影响生态平衡的因素既有自然的，也有人为的。自然因素如火山、地展、海啸、台风、林火 泥石流和水早灾者等常常在短期内使生态系统破环或毁灭。受破坏的生态系统在一定时期内有 可能自然恢复或更新。 ·人为因素包括人类有意识“改造自然”的行动和无意识造成对生态系统的破坏。所谓的“生态危 机”大多是指人类活动引起的此类生态失调。生态平衡的破坏往往出自人类的贪欲与无知，过 分地向自然索取，或对生态系统的复杂机理知之甚少而贸然采取行动。 生态学第 定律 我们的 何行动都 不是孤立的 中许多效应是不可迎的。离定得为路定g对所提出界的称为数陵有无藏教应，共 生态学第二定律：每一种事物无不与其他事物相互联系和相互交融。此定律可称为相互联系 定律。 ~生态学第三定律：我们生产的任何物质均不应该对地球上自然的生物地球化学循环有任何干 扰。此定律或可称之为勿干扰原理。 本章参考书
能量可以从一种形式转化为另一种形式，在转化过程中，能量守恒。根据热力学第二定律，能 量的流动总是从集中到分散，从能量高向能量低的方向传递。 •（二）物质循环 • 生物学研究表明，对生命必须的元素只有约 24 种，即碳、氧、氮、氢、钙、硫、磷、钠、 钾、氯、镁、铁、碘、铜、锰、锌、钴、锡、钒，可能还有镍、溴、铝和硼。上述元素中的四 种，即碳、氢、氧、氮，占生物有机体组成的 99%以上，在生命中起这关键作用，被称为“关 键元素”。 •生物圈中碳、氮、硫、磷的循环在生命活动中起着重要作用，主要有：（1）碳循环 （重点） （见图 4）. （2）氮循环（见图 5）. （3）硫循环（见图 6）.（4）磷循环（见图 7）. •（三）信息传递 • 信息传递是生态系统的重要功能之一。生态系统中的各种信息形式主要有四种： •1.物理信息 2.化学信息 3.营养信息 4.行为信息 第二节 生态平衡及其破坏 •在一定时期内，系统内生产者、消费者和分解者之间保持着一种动态平衡，系统内的能量流 动和物质平衡在较长时期内保持稳定。这种状态就是生态平衡，又称自然平衡。如果生态系统 中物质与能量的输入大于输出，其总生物量增加，反之则生物量减少。 •生态平衡是靠一系列反馈机制维持的。物种循环与能量流动中的任何变化，都是对系统发出 的信号，会导致系统向进化或退化的方向变化。但是变化的结果又反过来影响信号本身，使信 号减弱，最终使原有平衡的以保持。 •影响生态平衡的因素既有自然的，也有人为的。自然因素如火山、地震、海啸、台风、林火、 泥石流和水旱灾害等常常在短期内使生态系统破坏或毁灭。受破坏的生态系统在一定时期内有 可能自然恢复或更新。 •人为因素包括人类有意识“改造自然”的行动和无意识造成对生态系统的破坏。所谓的“生态危 机”大多是指人类活动引起的此类生态失调。生态平衡的破坏往往出自人类的贪欲与无知，过 分地向自然索取，或对生态系统的复杂机理知之甚少而贸然采取行动。 •生态学第一定律：我们的任何行动都不是孤立的，对自然界的任何侵犯都具有无数效应，其 中许多效应是不可逆的 。该定律为哈定（g·hardin）所提出，可称为多效应原理。 •生态学第二定律：每一种事物无不与其他事物相互联系和相互交融。此定律可称为相互联系 定律。 •生态学第三定律：我们生产的任何物质均不应该对地球上自然的生物地球化学循环有任何干 扰。此定律或可称之为勿干扰原理。 本章参考书
山扬士弘等城市生态环境学北京：科学出版社，1997 2马驾.人类生存环境蓝皮书.北京：蓝天出版社，1999 131何强等环境学导论北京：清华大学出版社，1998 14中国环境年鉴(1998)北京：中国环境年鉴社，1998 5国家环保局自然保护司.中国乡镇工业环境污染及其防治对策北京：中国环境科学出版社， 1995 16关伯仁主编环境科学基础教程北京：中国环境科学出版社，1995 171刘培桐主编环境学概论北京：高等教育出版社，1995 18剧刘天齐主编环境保护通论北京：中国环境科学出版社，1997 19黄品.中国可持续发展态势分析.商务印书馆北京：1999 GTE,CrutzePAtmosphereClimatead Change Newor Scenificmeric brary,199
• [1]扬士弘等.城市生态环境学.北京：科学出版社，1997 •[2]马冀.人类生存环境蓝皮书.北京：蓝天出版社，1999 •[3]何强等环境学导论.北京：清华大学出版社，1998 •[4]中国环境年鉴（1998）.北京：中国环境年鉴社，1998 •[5]国家环保局自然保护司.中国乡镇工业环境污染及其防治对策.北京：中国环境科学出版社， 1995 •[6]关伯仁主编.环境科学基础教程.北京：中国环境科学出版社，1995 •[7]刘培桐主编.环境学概论.北京：高等教育出版社，1995 •[8]刘天齐主编.环境保护通论.北京：中国环境科学出版社，1997 •[9]黄晶.中国可持续发展态势分析.商务印书馆.北京：1999 •[10]GraedelTE,CrutzenPJ.Atmosphere .Climate and Change.New Jork: Scientific American Library,1994 •
