1、群落生態學何耀建第1頁，共96頁。生態系統一、生態系統的基本概念二、生態系統的組成與結構三、食物鏈和食物網四、營養級與生態金字塔五、生態效率六、生態系統的反饋調節和生態平衡第2頁，共96頁。一、生態系統的基本概念生態系統：就是在一定空間中共同棲居著的所有生物(即生物群落)與其環境之間由于不斷地進行物質循環和能量流動過程而形成的統一整體。微生物系統生物圈第3頁，共96頁。一、生態系統的基本概念構成系統至少要有3個條件：1、系統是由許多成分組成的；2、各成分間不是孤立的而是彼此互相聯系、互相作用的；3、系統具有獨立的、特定的功能。第4頁，共96頁。二、生態系統的組成與結構一、非生物環境二、生產者三

2、、消費者四、分解者第5頁，共96頁。一、非生物環境非生物環境包括參加物質循環的無機元素和化合物(如C、N、CO2、O2、Ca、P、K)、聯系生物和非生物成分的有機物質(如蛋白質、糖類、脂類和腐殖質等)和氣候或其他物理條件(如溫度、壓力)。第6頁，共96頁。第7頁，共96頁。二、生產者生產者：能以簡單的無機物制造食物的自養生物有根植物漂浮植物藻類第8頁，共96頁。第9頁，共96頁。三、消費者消費者：是針對生產者而言，它們不能從無機物質制造有機物質，而是直接或間接依賴于生產者所制造的有機物質，屬于異養生物。食草動物，食肉動物，大型食肉動物或頂極食肉動物第10頁，共96頁。第11頁，共96頁。四、分

3、解者分解者是異養生物，其作用是把動植物殘體的復雜有機物分解為生產者能重新利用的簡單化合物，并釋放出能量，其作用正與生產者相反。池塘中：細菌和真菌；蟹、軟體動物和蠕蟲等無脊椎動物草地中：細菌和真菌，蚯蚓、螨等無脊椎動物第12頁，共96頁。MillipedeBacteria and archaeaPillbugsNematodesEarthwormMushroomCentipedeSpiderSalamanderPuffballPredators of decomposersPrimary decomposers:第13頁，共96頁。第14頁，共96頁。三、食物鏈和食物網生產者所固定的能量和物質，

4、通過一系列取食和被食的關系在生態系統中傳遞，各種生物按其食物關系排列的鏈狀順序稱為食物鏈(food chain)。研究證明DDT在水中濃度為5.0 x10-11，浮游植物4.0 x10-8，蛤中4.2x10-7到銀鷗達75.5x10-6，擴大了百萬倍這個作用稱為生物擴大作用第15頁，共96頁。第16頁，共96頁。第17頁，共96頁。第18頁，共96頁。四、營養級與生態金字塔營養級：是指處于食物鏈某一環節上的所有生物種的總和。由于能流在通過各營養級時會急劇地減少，所以食物鏈就不可能太長、生態系統中的營養級一般只有四、五級很少有超過六級的。第19頁，共96頁。100,000 Units of En

5、ergy1,000from geog.ouc.bc.ca/physgeog10100第20頁，共96頁。第21頁，共96頁。四、營養級與生態金字塔生態系統中能流是單向，通過各個營養級能量是逐級減少，原因是：1、各營養級消費者不可能百分之百地利用前一營養級的生物量，總有一部分會自然死亡和被分解者所利用；2、各營養級的同化率也不是百分之百，總有一部分變成排泄物而留于環境中，被分解生物所利用；3、各營養級生物要維持自身的生命活動，總要消耗一部分能量，這部分能量變成熱能而耗散掉。第22頁，共96頁。五、生態效率生態效率：是指各種能流參數中的任何一個參數在營養級之間或營養級內部的比值，常以百分數表示。第

6、23頁，共96頁。一、常用的幾個能量參數攝取量（I）：表示一個生物所攝取的能量。同化量（A）：消費者吸收所采食的食物能呼吸量（R）：指生物在呼吸等新陳代謝和各種活動中所消耗的全部能量生產量(P)：指生物呼吸消耗后所凈剩的同化能量值第24頁，共96頁。營養級位之內的生態效率同化效率：指被植物吸收的日光能中被光合作用所固定的能量比例，或被動物攝食的能量中被同化了的能量比例。第25頁，共96頁。營養級位之內的生態效率同化效率：指被植物吸收的日光能中被光合作用所固定的能量比例，或被動物攝食的能量中被同化了的能量比例。第26頁，共96頁。生長效率 通常植物的生長效率大于動物，大型動物的生長效率小于小型動

7、物的年老動物的生長效率小于幼年的，變溫動物的大于恒溫動物的，通常生物的組織生長效率高于其生態生長效率。第27頁，共96頁。生長效率消費效率（或利用效率）第28頁，共96頁。林德曼效率相當于同化效率、生長效率和消費效率的乘積；但也有學者把營養級間的同化能量之比值視為林德曼效率。第29頁，共96頁。六、生態系統的反饋調節和生態平衡1、反饋調節反饋：就是系統的輸出變成了決定系統未來功能的輸入。一個系統，如果其狀態能夠決定輸入，就說明它有反饋機制的存在。開放系統如果具有調節其功能的反饋機制(feedback mechanism)，該系統就成為控制系統第30頁，共96頁。第31頁，共96頁。2、生態平衡

8、生態平衡：是指生態系統通過發育和調節所達到的一種穩定狀況，它包括結構上的穩定、功能上穩定和能量輸入、輸出上的穩定。由于生態系統具有負反饋的自我調節機制，所以在通常情況下，生態系統會保持自身的生態平衡。第32頁，共96頁。2、生態平衡生態系統的自我調節功能是有一定限度的。當外來干擾因素(如火山爆發、地震、泥石流、雷擊火燒、人類修建大型工程、排放有毒物質、噴灑大量農藥、人為引人或消滅某些生物等)超過一定限度的時候，生態系統自我調節功能本身就會受到損害，從而引起生態失調，甚至導致發生生態危機。第33頁，共96頁。生態系統中的能量流動一、生態系統中的初級生產二、生態系統中的次級生產三、生態系統中的分解

9、四、生態系統中的能量流動五、異養生態系統的能流分析六、生態系統能流模型七、生態系統中的信息及其傳遞第34頁，共96頁。一、生態系統中的初級生產初級生產量(第一性生產)：植物所固定太陽能或所制造的有機物質。 GP=NP+R第35頁，共96頁。一、生態系統中的初級生產生產量與生物量：生產量含有速率的概念，指單位時間單位面積上的有機物質生產量，單位是Jm2 .a ，生物量是指在某一定時刻調查時單位面積上積存的有機物質單位是干重gm2或Jm2第36頁，共96頁。一、生態系統中的初級生產 在陸地上，熱帶雨林是生產量最高的，平均2200 g(m2),由熱帶雨林向溫帶常綠林、落葉林、北方針葉林、稀樹草原、溫

10、帶草原、寒漠和荒漠依次減少。 沼澤和某些作物栽培地是屬于高生產量的第37頁，共96頁。初級生產的生產效率第38頁，共96頁。初級生產量的限制因素（一）陸地生態系統第39頁，共96頁。初級生產量的限制因素（二）水域生態系統第40頁，共96頁。初級生產量的測定方法收獲量測定法氧氣測定法CO2測定法放射性標記物測定法葉綠素測定法第41頁，共96頁。二、生態系統中的次級生產1、次級生產的一般生產過程：第42頁，共96頁。二、生態系統中的次級生產2、次級生產量的測定某一動物種群的能量收支： P=C FU R P凈次級生產量C動物從外界攝食的能量FU糞、尿能量R呼吸能量第43頁，共96頁。80.7% re

11、spiration17.7% excretion1.6% growth and reproductionEnergy derived from plants第44頁，共96頁。二、生態系統中的次級生產3、次級生產生態效率研究表明： 1） 植物種群增長率高、世代短、更新快，其被利用的百分比就較高； 2）草本植物的支持組織比木本植物的少，能提供更多的凈初級生產量為食草動物所利用； 3）小型的浮游植物酌消費者(浮游動物)密度很大利用凈初級生產量比例最高。第45頁，共96頁。第46頁，共96頁。三、生態系統中的分解中的次級生產1、分解過程的性質2、分解者3、資源質量與分解作用的關系4、理化環境對分解作

12、用的影響第47頁，共96頁。三、生態系統中的分解中的次級生產分解實際上是一個很復雜的過程，是碎裂、異化和淋溶三個過程的綜合。由于物理的和生物的作用，把尸體分解為顆粒狀的碎屑稱為碎裂。有機物質在酶的作用下分解，從聚合體變成單體，例如由纖維素變成葡萄糖，進而成為礦物成分，稱為異化。淋溶則是可溶性物質被水所淋洗出，是一種純物理過程。在尸體分解中、這三個過程是交叉進行、相互影響的。第48頁，共96頁。熱力學定律第一定律：在自然界發生的所有現象中，能量既不能消失也不能憑空產生，它只能以嚴格的當量比例由一種形式轉變為另一種形式。第二定律：在封閉系統中，一切過程都伴隨著能量的改變，在能量的傳遞和轉化過程中，

13、除了一部分可以繼續傳遞和作功的能量(自由能)外，總有一部分不能繼續傳遞和作功，而以熱的形式消散。第49頁，共96頁。2、食物鏈層次上的能流分析第50頁，共96頁。3、生態系統層次上的能流分析第51頁，共96頁。七、生態系統中的信息及其傳遞生態系統中所包含的信息：物理信息化學信息行為信息營養信息第52頁，共96頁。1、物理信息生態系統中以物理過程為傳遞形式的信息稱為物理信息。光信息聲信息電信息磁信息第53頁，共96頁。2、化學信息動物與植物間的化學信息動物之間的化學信息植物之間的化學信息第54頁，共96頁。生態系統中的物質循環一、物質循環的一般特點二、水循環三、氣體型循環四、沉積型循環五、有毒有

14、害物質循環第55頁，共96頁。生態系統中的物質循環物質循環 ： 生態系統從大氣、水體和土壤等環境中獲得營養物質，通過緣色植物吸收，進入生態森統，被其他生物重復利用，最后，再歸還于環境中的過程稱為物質循環,又稱生物地球化學循環。第56頁，共96頁。一、物質循環的一般特點物質循環庫：是由存在于生態系統某些生物或非生物成分中一定數量的某種化合物所構成的。對于某一種元素而言，存在一個或多個主要的蓄庫。第57頁，共96頁。一、物質循環的一般特點物質循環第58頁，共96頁。影響物質循環速率因素：1、循環元素的性質：即循環速率由循環元素的化學特性和被生物有機體利用的方式不同所致；2、生物的生長速率：這一因素

15、影響著生物對物質的吸收速度和物質在食物鏈中的運動進度；3、有機物分解的速率：適宜的環境有利于分解者的生存，并使有機體很快分解，迅速將生物體內的物質釋放出來，重新進入循環。第59頁，共96頁。物質循環類型水循環氣體型循環沉積型循環第60頁，共96頁。水循環第61頁，共96頁。氣體型循環1、以大氣和海洋為主要儲存庫，循環與大氣和海洋密切相聯，具有明顯全球性，循環性能最為完善。2、屬于氣體型循環物質，其分子或某些化合物常以氣體的形式參與循環過程。3、氣體循環速度比較快，物質來源充沛，不會枯竭如：氧、二氧化碳、氯、氯、滇、氟等。碳循環，氮循環第62頁，共96頁。碳循環碳的主要循環形式是從大氣的二氯化碳

16、蓄庫開始，經過生產者的光合作用，把碳固定，生成糖類，然后經過消費者和分解者，在呼吸和殘體腐敗分解后，再回到大氣蓄庫中。全球碳庫261015 噸第63頁，共96頁。碳的存在形式1、以碳酸鹽形式存在于巖石圈2、貯存在化石燃料中3、以二氧化碳形式存在于水圈和大氣圈大氣圈中二氧化碳濃度晝夜與季節變化第64頁，共96頁。第65頁，共96頁。氮循環氮主要存在于大氣，氮氣是一種惰性氣體，植物不能夠直接利用。硝酸鹽和亞硝酸鹽第66頁，共96頁。第67頁，共96頁。第68頁，共96頁。沉積型循環1、主要蓄庫與巖石、土壤和水相聯系。2、沉積型循環速度比較慢，周期長。3、沉積型循環物質的主要儲庫在土壤、沉積物和巖石

17、中，而無氣體狀態沉積型循環的物質有：磷、硫、鈣、鉀、鈉、鎂、錳、鐵、銅、硅等，磷循環硫循環第69頁，共96頁。磷循環第70頁，共96頁。硫循環第71頁，共96頁。有毒有害物質循環1、無機化合物2、有機化合物3、重金屬第72頁，共96頁。陸地生態系統一、陸地生態系統的特征二、森林生態系統三、草地生態系統四、荒漠生態系統第73頁，共96頁。一、陸地生態系統的特征1、影響陸地生態系統分布的因素 起主導作用的因素是水陸分布和各地太陽高度角的差異所導致的太陽輻射量的多少及其季節分配，以及與此相聯系的水熱狀況。緯度經度海拔第74頁，共96頁。一、陸地生態系統的特征2、陸地生態系統的水平分配格局 緯度地帶性

18、3、陸地生態系統的垂直分配格局 山地垂直帶譜第75頁，共96頁。第76頁，共96頁。二、森林生態系統森林的主要類型：1、熱帶雨林2、常綠闊葉林3、落葉闊葉林4、北方針葉林第77頁，共96頁。二、森林生態系統1、熱帶雨林環境條件： 熱帶雨林分布區域終年高溫多雨，年平均氣溫26 以上，年降水25004500mm，全年均勻分布，無明顯旱季。土壤養分貧瘠雨林所需的營養成分，幾乎全部貯備于植物量中，植物死去后，很快礦質化，并直接被根系吸收，形成一個幾乎封閉的循環系統。第78頁，共96頁。二、森林生態系統熱帶雨林特點：種類組成極為豐富群落結構復雜喬木特殊構造無明顯季相交替第79頁，共96頁。二、森林生態系

19、統2、常綠闊葉林常綠闊葉林分布區夏季炎熱多雨、冬季少雨而寒冷，春秋溫和，四季分明。是亞熱帶大陸東岸濕潤季風氣候下的產物，主要分布于歐亞大陸東岸北緯22。一40。之間。此外，我國常綠闊葉林是地球上面積最大(人類開發前約2.5x106km2)、發育最好的一片第80頁，共96頁。二、森林生態系統3、落葉闊葉林 落葉闊葉林又稱夏綠林，分布于中緯度濕潤地區。年平均氣溫8一14 ，一月平均氣溫多在0之下(-3一-22)、7月平均氣溫2428，年降水量500一1000 mm。 由于生長區冬季寒冷，樹木僅在暖季生長，入冬前樹木葉子枯死并脫落。這類森林主要分布于北美中東部、歐洲及我國溫帶沿海地區。第81頁，共9

20、6頁。二、森林生態系統4、北方針葉林北方針葉林地區處于寒溫帶，年平均氣溫多在0之下，夏季最長一個月，最熱月平均1522，冬季長達9個月之上，最冷月平均-2l一-38，年降水量400一500mm，集中于夏季。 北方針葉林分布在北半球高緯度地區，面積約1.2x107km2，僅次于熱帶雨林，由于這里氣候寒冷，土壤有水凍層，不適于耕作，所以自然面貌保存較好。第82頁，共96頁。三、草地生態系統1、草原生態系統 草原是內陸干旱到半濕潤氣候條件的產物，以耐旱的多年生禾草占優勢，世界草原面積為2.4x107km2，為陸地總面積的1/62、草甸生態系統 出現在不同生物氣候地帶的河漫灘等低濕地和林間空地由喜濕潤的中生草本植物組成第83頁，共96頁。三、草地生態系統草原生態系統 溫帶草原：寒溫草原帶、中溫草原帶、暖溫草原帶 熱帶草原（稀樹草原）： 分布在熱帶和亞熱帶，一年中存在一到兩個干旱期，加上頻繁的野火，限制了森林的發育。第84頁，共96頁。四、荒漠生態系統荒漠是地球上最耐旱的以超旱生的灌木、半灌木或小半灌木占優勢的地上部分不能郁閉的一類生態系統。主要分布于亞熱帶干旱區及溫帶干旱地區。年降水量少于200 mm，有些地區年雨量還不到50 mm ，甚至終年無雨?；哪鷳B系統的消費者主要是爬行類、嚙齒類、烏類以及蝗蟲等。第85頁，共96頁。第十三章、水域生態系統1、淡水濕地生態系統