生态学基础知识生态系统生态学课件

第五节生态系统生态学一二三四生态系统的一般特征生态系统中的能量流动生态系统中的物质循环生态系统中的信息传递 一、生态系统的一般特征1、生态系统的基本概念2、生态系统的组成与结构3、食物链和食物网4、营养级和生态金字塔5、生态效率6、生态系统的反馈调节和生态平衡 生态系统(ecosystem)：在一定空间中共同栖居着的所有生物(生物群落)与其环境之间由于不断进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体系统(system)：相互作用、相互依赖的事物有规律地联合的集合体许多成分组成独立的、特定的功能各成分间相互联系、相互作用生态系统主要在于强调一定地域中各种生物相互之间、它们与环境之间功能的统一性，是一个功能上的单位。1、生态系统的基本概念 是动态的功能单位，属于经典生态学研究的最高层次；内部具有自我调节能力；能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能；营养级的数目受限于生产者所固定的最大能值和能量在流动中巨大损失，生态系统中营养级不会超过5-6个。生态系统的特征 2、生态系统的组成和结构1）生物群落生产者(producer)消费者(consumer)：食草动物、食肉动物、大型食肉动物分解者(decomposer)2）非生物环境无机物质有机物质气候因素(及其他物理条件） 生产者能利用简单的无机物质制造食物的自养生物，包括绿色植物、蓝绿藻和一些自养细菌。念珠蓝细菌化能自养细菌－产甲烷细菌 生产者作用只有生产者才能将无机物转化成有机物，在生态系统中是为其它生物提供能流的唯一来源。制造氧气。氧气是大部分生物生存的条件。提供其它必需元素：KＮａＣａＭｇ等。生产者是生态系统营养结构中的基础，它决定着生态系统的生产力高低，是生态系统中最基本、最重要的组成部分。 消费者消费者：依靠活的动植物为食的动物。直接或者间接以植物为食。寄生物也属于消费者。对初级生产物进行加工、再生产的作用，对其他生物种群数量起到调节作用。 分解者主要是细菌，真菌和某些营腐生生活的原生生物和食腐动物；在生态系统中的基本功能是分解死亡动植物的躯体，变成简单化合物，最终分解为简单的无机物并释放到环境中，供生产者重新利用吸收；对其他生物的生长产生重大影响；改造表面惰性物质；为碎屑食物链提供食物和物质基础。 池塘生态系统示意图 一个简单的陆地生态系统模式图 生态系统各成份的相互关系无机物质有机物质气候因素消费者分解者生产者植物，化能合成细菌动物，包括大型消费者小型消费者细菌真菌日光能 表示出三个亚系统的生态系统结构一般模型 3、食物链和食物网1）食物链(foodchain)：生产者所固定的能量和物质，通过一系列取食和被食的关系在生态系统中传递，各种生物按其食物关系排列的链状顺序2）食物网(foodweb)：食物链彼此交错连结，形成一个网状结构 食物链类型捕食食物链碎屑食物链寄生食物链 捕食食物链绿色植物为起点到食草动物进而到食肉动物的食物链植物-食草动物-食肉动物草原上：青草-野兔-狐狸-狼湖泊中：藻类-甲壳类-小鱼-大鱼 碎屑食物链动、植物的遗体被食腐性生物(小型土壤动物、真菌、细菌)取食，然后到他们的捕食者的食物链植物残体-蚯蚓-线虫类-节肢动物 寄生食物链由宿主和寄生物构成以大型动物为食物链的起点，继之以小型动物、微型动物、细菌和病毒后者与前者是寄生关系哺乳动物或鸟类-跳蚤-原生动物-细菌-病毒 一个食物链的例子“螳螂捕蝉，黄雀在后”螳螂捕蝉，黄雀在后！哈！哈！植物汁液蝉(初级消费者)螳螂(二级消费者)黄雀(三级消费者)鹰(四级消费者)(顶极食肉动物) 食物网一种生物常常以多种食物为食，而同一种食物又常常为多种消费者取食，于是食物链交错起来，多条食物链相联，形成了食物网；食物网维持着生态系统的相对平衡，推动着生物的进化，成为自然界发展演变的动力；食物网以营养为纽带，把生物与环境、生物与生物紧密联系起来的结构，称为生态系统的营养结构。 食物网 4、营养级与生态金字塔营养级(trophiclevel)：处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。 生态系统中营养级数目各营养级消费者不可能100%利用前一营养级的生物量；各营养级同化率也不是100%，总有一部分排泄出去；各营养级生物要维持自身的活动，消耗一部分热量；由于能流在通过各营养级时会急剧减少，食物链就不可能太长，生态系统中的营养级一般只有四、五级，很少超过六级。 生态金字塔(ecologicalpyramid)营养级之间的数量关系数量关系可采用生物量、能量和个体数量单位来表示能量金字塔生物量金字塔数量金字塔 能量金字塔由各营养级所固定的总能量值的多少来构成的生态金字塔以相同的单位面积和单位时间内的生产者和各级消费者所积累的能量比率来构造，千卡/平方米·年 energypyramid 生物量金字塔以相同单位面积上生产者和各级消费者的生物量即生命物质总量建立的金字塔。对陆地、浅水生态系统中比较典型，因为生产者是大型的，所以塔基比较大，金字塔比较规则 生物量金字塔湖泊和开旷海洋，第一性生产者主要为微型藻类，生活周期短，繁殖迅速，大量被植食动物取食利用，在任何时间它的现存量很低，导致这些生态系统的生物量金字塔呈倒金字塔形 数量金字塔单位面积内生产者的个体数目为塔基，以相同面积内各营养级位有机体数目构成塔身及塔顶。一般每一个营养级所包括的有机体数目，沿食物链向上递减。 数量金字塔有时植食动物比生产者数目多。如昆虫和树木个体大小差别很大，只用个体数目多少来说明问题有局限性。 不同类型金字塔的比较能量金字塔表达营养结构最全面，确切表示食物通过食物链的效率，永远是正塔型；数量金字塔过分突出小生物体的重要性；生物量金字塔过分突出大生物体的重要性。 5、生态效率1）生态效率：是指能量经过食物链各个环节时的传递效率，或是能量在营养级内部或上下营养级之间的输入输出的比例。常用百分数表示。2）能量参数：摄取量（I）：表示各生物所摄取的能量；同化量(A)：动物消化道内被吸收的能量，即消费者吸收所采食的食物能；植物光合作用所固定的日光能；呼吸量(R)：生物在呼吸等新陈代谢和各种活动所消耗的全部能量；生产量(P)：生物呼吸消耗后所净剩的同化能量值。P=A-R 营养级位之内的生态效率同化效率=An/In