第五章生态系统生态学 ●第一节生态系统的一般特征 第二节生态系统的能量流动 第三节生态系统的物质循环 第四节自然生态系统 第一节生态系统的一般特征 §1生态系统的概念 §2生态系统的组成成分 §3生态系统的结构 §4生态系统的功能 §5生态系统的稳定性 §6生态系统的服务功能 §1生态系统的基本概念 生态系统( ecosystem)的定义: 由英国植物生态学家 AGTansley(1935提出 指在一定的空间内,生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动互相作用、 互相依存而构成的一个生态学功能单位,这个生态学功能单位称生态系统。 生态系统的特点 生态系统是生态学的一个主要结构和功能单位,属于经典生态学研究的最高层 次 生态系统具有自我调节能力; 能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能; 生态系统中营养级的数目受限于生产者所固定的最大能量和这些能量在流动过 程中的巨大损失,因此,营养级的数目通常不超过5-6个; 生态系统是一个动态系统,要经历一系列发育阶段。 §2生态系统的组成成分 无机物 有机化合物 气候因素 ·②生产者 (producer) ③消费者 (consumer) ·④分解者 (还原者) (decomposer) §3生态系统的结构
1 第五章 生态系统生态学 ⚫ 第一节 生态系统的一般特征 ⚫ 第二节 生态系统的能量流动 ⚫ 第三节 生态系统的物质循环 ⚫ 第四节 自然生态系统 第一节 生态系统的一般特征 ⚫ §1 生态系统的概念 ⚫ §2 生态系统的组成成分 ⚫ §3 生态系统的结构 ⚫ §4 生态系统的功能 ⚫ §5 生态系统的稳定性 ⚫ §6 生态系统的服务功能 §1 生态系统的基本概念 ⚫ 生态系统（ecosystem）的定义: ➢ 由英国植物生态学家A.G.Tansley(1935)提出 ➢ 指在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动互相作用、 互相依存而构成的一个生态学功能单位，这个生态学功能单位称生态系统。 ⚫ 生态系统的特点: ➢ 生态系统是生态学的一个主要结构和功能单位，属于经典生态学研究的最高层 次； ➢ 生态系统具有自我调节能力； ➢ 能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能； ➢ 生态系统中营养级的数目受限于生产者所固定的最大能量和这些能量在流动过 程中的巨大损失，因此，营养级的数目通常不超过5－6个； ➢ 生态系统是一个动态系统，要经历一系列发育阶段。 §2 生态系统的组成成分 ⚫ 无机物 ⚫ 有机化合物 ⚫ 气候因素 ⚫ ②生产者 (producer) ⚫ ③消费者 (consumer) ⚫ ④分解者 (还原者) (decomposer) §3 生态系统的结构
空间结构 时间结构 营养结构(生物结构) >食物链 C. Elton,1927) 食物网 食物链和食物网概念的意义 生态系统的营养结构及能流和物流间的关系 个食物链的例子廊撕螂,壹在脂” 食物链 食物链( food chain)和营养级( trophic leve):食物链指生态系统中不同生 物之间在营养关系中形成的一环套一环似链条式的关系,即物质和能量从植物开 始,然后一级一级地转移到大型食肉动物。食物链上的每一个环节称为营养阶层 或营养级,指处于食物链某一环节上的所有生物的物种总和。 食物链的类型:根据食物链的起点不同,可将其分成两大类 牧食食物链( grazing food chain):又称捕食食物链,以活的动植物为起点的 食物链,如绿色植物,草食动物、各级食肉动物。寄生食物链可以看作捕食食物 链的一种特殊类型。 腐食食物链( detrital food chain):又称碎屑食物链,从死亡的有机体或腐屑 开始 食物网 ·食物网( ood web):生态系统中的食物链很少是单条、孤立出现的,它往往是 交叉链索,形成复杂的网络结构,此即食物网 食物链和食物网概念的意义 食物链是生态系统营养结构的形象体现。通过食物链和食物网把生物与非生物、 生产者与消费者、消费者与消费者连成一个整体,反映了生态系统中各生物有机 体之间的营养位置和相互关系;各生物成分间通过食物网发生直接和间接的联 系,保持着生态系统结构和功能的稳定性。 食物链和食物网是生态系统能流和物流的载体。生态系统中能量流动物和物质循 环正是沿着食物链和食物网进行的 食物链和食物网还揭示了环境中有毒污染物转移、积累的原理和规律 生态系统的营养结构及能流和物流间的关系 §4生态系统的功能 能量流动:生产者 消费者→分解者,单向(在第十章详述 物质循环:生物←→环境,双向(在第十一章详述) ·信息传递:包括营养信息、化学信息、物理信息和行为信息等,构成信息网
2 ⚫ 空间结构 ⚫ 时间结构 ⚫ 营养结构（生物结构） ➢食物链(C.Elton,1927) ➢食物网 ➢食物链和食物网概念的意义 ➢生态系统的营养结构及能流和物流间的关系 一个食物链的例子“ 螳螂捕蝉，黄雀在后 ” 食物链 ⚫ 食物链（food chain）和营养级（trophic level）：食物链指生态系统中不同生 物之间在营养关系中形成的一环套一环似链条式的关系，即物质和能量从植物开 始，然后一级一级地转移到大型食肉动物。食物链上的每一个环节称为营养阶层 或营养级，指处于食物链某一环节上的所有生物的物种总和。 ⚫ 食物链的类型：根据食物链的起点不同，可将其分成两大类: ➢ 牧食食物链（grazing food chain）：又称捕食食物链，以活的动植物为起点的 食物链，如绿色植物，草食动物、各级食肉动物。寄生食物链可以看作捕食食物 链的一种特殊类型。 ➢ 腐食食物链（detrital food chain）：又称碎屑食物链，从死亡的有机体或腐屑 开始。 食物网 ⚫ 食物网 (food web)：生态系统中的食物链很少是单条、孤立出现的，它往往是 交叉链索，形成复杂的网络结构，此即食物网。 食物链和食物网概念的意义 ⚫ 食物链是生态系统营养结构的形象体现。通过食物链和食物网把生物与非生物、 生产者与消费者、消费者与消费者连成一个整体，反映了生态系统中各生物有机 体之间的营养位置和相互关系；各生物成分间通过食物网发生直接和间接的联 系，保持着生态系统结构和功能的稳定性。 ⚫ 食物链和食物网是生态系统能流和物流的载体。生态系统中能量流动物和物质循 环正是沿着食物链和食物网进行的。 ⚫ 食物链和食物网还揭示了环境中有毒污染物转移、积累的原理和规律。 生态系统的营养结构及能流和物流间的关系 §4 生态系统的功能 ⚫ 能量流动：生产者 → 消费者 → 分解者，单向 (在第十章详述) ⚫ 物质循环：生物 ← →环境，双向(在第十一章详述) ⚫ 信息传递：包括营养信息、化学信息、物理信息和行为信息等，构成信息网
生态系统的信息传递 生态系统的信息特征 生态系统信息流动的过程和环节 信息化的生态系统 ●生态系统的信息处理系统 §5生态系统的稳定性 生态系统的稳定性( stability)(生态平衡生态系统通过发育和调节达到一种稳 定的状态,表现为结构上、功能上、能量输入和输出上的稳定,当受到外来干扰 时,平衡将受到破坏,但只要这种干扰没有超过一定限度,生态系统仍能通过自 我调节恢复原来状态。 生态系统稳定性包括了两个方面的含义:一方面是系统保持现行状态的能 力,即抗干扰的能力(抵抗力 resistance);另一方面是系统受扰动后回归该状态 的倾向,即受干扰后的恢复能力(恢复力 resilience)。 生态系统稳定性机制:生态系统具有自我调节的能力,维持自身的稳定性,自然 生态系统可以看成是一个控制论系统,因此,负反馈( negative feedback)调 节在维持生态系统的稳定性方面具有重要的作用。 生态系统中的反馈(正反馈(左和负反馈(右) §6生态系统的服务功能 生态系统服务( ecosystem service):由自然系统的生境、物种、生物学状态 性质和生态过程所生产的物质及其所维持的良好生活环境对人类的服务性能称 生态系统服务。 生态系统服务的主要内涵 生物生产 生物多样性的维护 传粉、传播种子 生物防治 环境净化 土壤形成及其改良 减缓干旱和洪涝灾害 调节气候 休闲、娱乐 文化、艺术素养一一生态美的感受 第一节参考文献 刘增文,李雅素。生态系统稳定性研究的历史与现状。生态学杂志,1997,16 (2):58-61。 孙刚,盛连喜,周道玮,生态系统服务及其保护策略,应用生态学报,199,10 (3)
3 生态系统的信息传递 ⚫ 生态系统的信息特征 ⚫ 生态系统信息流动的过程和环节 ⚫ 信息化的生态系统 ⚫ 生态系统的信息处理系统 §5 生态系统的稳定性 ⚫ 生态系统的稳定性（stability）(生态平衡):生态系统通过发育和调节达到一种稳 定的状态，表现为结构上、功能上、能量输入和输出上的稳定，当受到外来干扰 时，平衡将受到破坏，但只要这种干扰没有超过一定限度，生态系统仍能通过自 我调节恢复原来状态。 生态系统稳定性包括了两个方面的含义 :一方面是系统保持现行状态的能 力 ,即抗干扰的能力（抵抗力resistance）;另一方面是系统受扰动后回归该状态 的倾向 ,即受干扰后的恢复能力（恢复力resilience）。 ⚫ 生态系统稳定性机制：生态系统具有自我调节的能力，维持自身的稳定性，自然 生态系统可以看成是一个控制论系统，因此，负反馈（negative feedback）调 节在维持生态系统的稳定性方面具有重要的作用。 生态系统中的反馈（正反馈(左)和负反馈(右)） §6 生态系统的服务功能 ⚫ 生态系统服务(ecosystem service)：由自然系统的生境、物种、生物学状态、 性质和生态过程所生产的物质及其所维持的良好生活环境对人类的服务性能称 生态系统服务。 ⚫ 生态系统服务的主要内涵： ➢ 生物生产 ➢ 生物多样性的维护 ➢ 传粉、传播种子 ➢ 生物防治 ➢ 环境净化 ➢ 土壤形成及其改良 ➢ 减缓干旱和洪涝灾害 ➢ 调节气候 ➢ 休闲、娱乐 ➢ 文化、艺术素养－－生态美的感受 第一节 参考文献 ⚫ 刘增文，李雅素。生态系统稳定性研究的历史与现状。生态学杂志，1997，16 （2）：58－61。 ⚫ 孙刚 ,盛连喜 ,周道玮 ,生态系统服务及其保护策略 ,应用生态学报 ,1999，10 （3）
欧阳志云,王如松,赵景柱。生态系统服务功能及其生态经济价值评价。应用生 态学报,1999,10(5):635-640。 辛琨,肖笃宁。生态系统服务功能研究简述。中国人口资源与环境,2000,10 (3):20-22 蔡晓明。生态系统生态学。北京:科学出版社,2000,39-55 第一节思考题一一名词解释 生态系统( ecosystem)√ 食物链( food chain) 食物网( food web) 碎屑食物链( detrital food chain) 捕食食物链( grazing food chain) 营养级( trophic level)√ 寄生食物链( parasitic chain) 营养物种( tropic species)* 生态危机 生态赤字 第一节思考题一一问答题 从负反馈机制入手,谈谈生态系统的自我调节功能 试就生态系统中反馈机制的形成和意义谈谈你的看法。 √举例说明什么是食物链,有哪些类型?各类型有何异同? 生态系统具有自我调节能力,其结构越复杂,物种数目越多,自我调节的能力 就越强 √简述生态系统的基本结构和功能 什么生态系统的服务功能,包括哪些内容? 为什么说一个复杂的食物网是使生态系统保持稳定的重要条件? 简述食物链和食物网理论的意义 简述生态系统的三大功能群 谈谈你对生态平衡的看法? 课堂讨论题 根据生态系统的有关原理,说明为什么西部大开发环境保要先行
4 ⚫ 欧阳志云，王如松，赵景柱。生态系统服务功能及其生态经济价值评价。应用生 态学报，1999，10（5）：635－640。 ⚫ 辛琨，肖笃宁。生态系统服务功能研究简述。中国人口·资源与环境， 2000，10 （3）：20－22。 ⚫ 蔡晓明。生态系统生态学。北京：科学出版社，2000，39－55。 第一节 思考题－－名词解释 ⚫ 生态系统（ecosystem）√ ⚫ 食物链（food chain） ⚫ 食物网（food web）√ ⚫ 碎屑食物链（detrital food chain） ⚫ 捕食食物链（grazing food chain） ⚫ 营养级（ trophic level ）√ ⚫ 寄生食物链（parasitic chain） ⚫ 营养物种（tropic species）* ⚫ 生态危机 ⚫ 生态赤字 第一节 思考题－－问答题 ⚫ 从负反馈机制入手，谈谈生态系统的自我调节功能。 ⚫ 试就生态系统中反馈机制的形成和意义谈谈你的看法。 ⚫ √举例说明什么是食物链，有哪些类型？各类型有何异同？ ⚫ 生态系统具有自我调节能力，其结构越复杂，物种数目越多，自我调节的能力 就越强。 ⚫ √简述生态系统的基本结构和功能。 ⚫ 什么生态系统的服务功能，包括哪些内容？ ⚫ 为什么说一个复杂的食物网是使生态系统保持稳定的重要条件？ ⚫ 简述食物链和食物网理论的意义。 ⚫ 简述生态系统的三大功能群。 ⚫ 谈谈你对生态平衡的看法？ 课堂讨论题 ⚫ 根据生态系统的有关原理，说明为什么西部大开发环境保要先行