第一章生態學基礎知識第一章生態學基礎知識1第一節概述第一節概述2一、生態學及其發展（一）生態學的定義生態學（Ecology）一詞最早是由德國生物學家黑格爾于1869年提出的。他把生態學定義為“自然界的經濟學”。其英文詞首和經濟學（Economics）是相同的，均來自于希臘文，表示家庭居處或環境的意思，可見，生態學與經濟學、家庭、環境等有著密切的關系。后來有的學者把生態學定義為“研究生物或生物群體與其環境的關系，或生活著的生物與其環境之間相互聯系的科學”。一、生態學及其發展（一）生態學的定義生態學（Ecol3我國著名生態學家馬世駿把生態學定義為“研究生物與環境之間相互關系及其作用機理的科學”。生態學中所說的生物包含植物、動物和微生物。最近，由于人類環境問題和環境科學的發展，生態學也擴展到人類生活和社會形態等方面，把人類這一生物種也列入生態系統中，來研究并闡明整個生物圈內生態系統的相互關系問題。我國著名生態學家馬世駿把生態學定義為“研究生物與環境之間4（二）生態學的發展生態學原是一門研究生物與其生活環境相互關系的科學，是生物學的重要分科之一。初期主要研究植物，后來逐漸涉及動物和人類。目前，隨著現代科學技術的發展并向生態學的不斷滲透，賦予它新的內容和動力，使其成為多學科、較活躍的科學領域之一。（二）生態學的發展生態學原是一門研究生物與其生活環境相5二、生態系統（一）生態系統的概念生物自從在地球上出現以來就與自然環境有著密不可分的關系，長期以來形成了相互依存、相互制約的關系。地球上的生物十分龐雜，其中包括動物2000萬種以上，植物30多萬種，微生物10多萬種。這些生物通過新陳代謝不斷與環境進行著物質的交換、能量的傳遞和信息的交流，從而引起環境與生物自身的變化。生物在長期的進化中對環境具有依附性和適應性，但生物也不是被動的適應環境，生物也具有其本身獨特的遺傳特性。生物受到環境的影響，反過來又作用于環境。二、生態系統（一）生態系統的概念生物自從在地球上出現6一個簡化了的陸地生態系統一個簡化了的陸地生態系統7

一個生物物種在一定的范圍內所有個體的總和稱為生物種群（Population）；在一定自然區域的環境條件下，許多不同種的生物相互依存，構成了有著密切關系的群體，稱為生物群落（Community）。隨著環境條件的千差萬別，地球上出現了各種各樣的生物群落（森林、草原、荒漠等等）。而特定的生物群落又維持了相應的環境條件。一旦生物群落發生變化，也會影響到環境條件的變化。因此，人們把生物群落與其周圍非生物環境的綜合體，稱為生態系統（Ecosystem），也即生命系統和環境系統在特定空間的組合。一個生物物種在一定的范圍內所有個體的總和稱為生物種群8在生態系統中，各種生物彼此間以及生物與非生物的環境因素之間互相作用，關系密切，而且不斷進行著物質的交換、能量的傳遞和信息的交流。目前，人類所生活的生物圈內有無數大小不等的生態系統。在生態系統中，各種生物彼此間以及生物與非生物的環境因9（二）生態系統的組成生態系統是由四個部分組成的見下圖生產者消費者分解者無生命物質能量物質熱量（二）生態系統的組成生態系統是由四個部分組成的見下圖生產者消10生產者：主要是綠色植物，凡能進行光合作用制造有機物的植物種類，包括單細胞藻類，均屬于生產者。還有一些能利用化學能把無機物轉化為有機物的化能自養型微生物，也應列入生產者之列。生產者：主要是綠色植物，凡能進行光合作用制造有機物的植物種類11環境保護與可持續發展生態學基礎知識課件12消費者：主要是動物，又分為一級消費者（如草食性動物）；二級消費者（如肉食動物）；……等等。消費者：主要是動物，又分為一級消費者（如草食性動物）；二13一級消費者－草食動物一級消費者－草食動物14二級消費者－肉食動物二級消費者－肉食動物15分解者：指各種具有分解能力的微生物，也包括一些微型動物，如鞭毛蟲，土壤線蟲等。分解者：指各種具有分解能力的微生物，也包括一些微型動物，16微生物（真菌）橙蓋傘－分解者微生物（真菌）橙蓋傘－分解者17無生命物質：指生態系統中的各種無生命的無機物、有機物和各種自然因素（如土壤、空氣、水等）。無生命物質：指生態系統中的各種無生命的無機物、有機物和各種18巖石礦物土壤巖石礦物土壤19空氣水體空氣水體20P——生產者；C1——初級消費者；C2～3——二、三級消費者；Cn——四級消費者；D——分解者P——生產者；21太陽生產者一級消費者二級消費者簡化的陸地生態系統簡化的池塘生態系統一級消費者（浮游生物）二級消費者三級消費者生產者（浮游植物）分解者（微生物）分解者圖2-2太陽生產者一級消費者二級消費者簡化的陸地生態系統簡化的池塘生22（三）生態系統的結構1、生態系統的形態結構：生態系統的生物種類，種群數量、種的空間配置（水平分布、垂直分布）、種的時間變化（發育、季相）等構成了生態系統的形態結構。如：在森林生態系統中，有各種喬木、灌木和草本植物，有各種動物和復雜的微生物種群。它們各自的數量、空間的分布和種的時間的變化就構成了森林生態系統特有的形態結構。（三）生態系統的結構1、生態系統的形態結構：生態系統的23生態系統中物種的類型、分布、空間配置生態系統中物種的類型、分布、空間配置24生態系統中種的時間變化（發育、季相）生態系統中種的時間變化（發育、季相）252、生態系統的營養結構：生態系統各組成部分之間建立起來的營養關系，構成了生態系統的營養結構。它是生態系統中能量流動和物質循環的基礎。2、生態系統的營養結構：生態系統各組成部分之間建立起來的26生態系統中，由食物關系把多種生物聯接起來，一種生物以另一種生物為食，另一種生物再以第三種生物為食，……彼此形成一個以食物聯接起來的鏈鎖關系，稱為食物鏈。比如：老鼠以農作物為食，而鼬鼠又以老鼠為食，這就構成了一個最簡單的食物鏈。再如：碎屑-蘑菇-昆蟲-蛙-蛇-鷹就構一個較為復雜的食物鏈。生態系統中，由食物關系把多種生物聯接起來，一種生物以另一27按照生物間的相互關系，一般可把食物鏈分為：捕食性食物鏈，即由一些以其他動物為食的動物構成的食物鏈。例如由狐貍和野兔構成的食物鏈。碎食性食物鏈，是由一些食碎屑生物構成的。諸如禿鷲、蚯蚓、千足蟲、白蟻、蟻和甲蟲等。寄生性食物鏈，是由一些寄生性生物構成的。它們是與其“捕獲物”建立起一種緊密地聯系，長期地以“捕獲物”為生。比如：動物腸內的絳蟲、寄生在動物體外的蜱、虱或七鰓鰻以及一些植物如菟絲子、槲寄生等。腐生性食物鏈，是由腐生性生物構成的。如水晶蘭、真菌等。按照生物間的相互關系，一般可把食物鏈分為：捕食性食物鏈，即28在一個生態系統中，食物關系往往復雜，各種食物鏈相互交錯，形成所謂食物網。能量的流動，物質的遷移和轉化，就是通過食物鏈或食物網進行的。見下圖在一個生態系統中，食物關系往往復雜，各種食物鏈相互交錯，291——檜樹；2——草本植物；3——節肢動物；4——兔；5——嚙齒動物；6——肉食動物食物網1——檜樹；食物網30（四）生態系統的功能生態系統中能量流動、物質循環和信息聯系構成了生態系統的基本功能。（四）生態系統的功能生態系統中能量流動、物質循環和311、生態系統中的能量流動生態系統中全部生命活動所需要的能量均來自太陽。太陽能在生態系統中的流動是按熱力學定律進行的。熱力學第一定律告訴我們：“在一個封閉系統中（我們通常把以地球為中心包括太陽在內的宇宙環境看成是一個封閉系統），能量和物質是不能產生或消滅的。即能量和物質不能憑空產生也不能憑空消亡”。1、生態系統中的能量流動生態系統中全部生命活動所需32熱力學第二定律告訴我們：“熵在增加”。根據這一定律，從一種能向另一種能的任何轉換都不是完全有效的，能的消費是不可逆的過程。在能量的轉換過程中，總有一些能量失掉了。因此，如果沒有新的能量從外部投入，一個封閉系統最終會耗盡其能量。因為生命需要能量，能量耗盡了，生命也就停止了。當然，地球并不是封閉系統，地球從太陽得到能量。熱力學第二定律告訴我們：“熵在增加”。根據這一定律，33環境卡片——能量流動的1/10規律在生態系統中，能量從植物體內轉移至草食動物體內時大約為總能量的1/10，而再轉移到肉食動物體內時，為草食動物能量的1/10左右。一般說來，能量沿著綠色植物→草食動物→一級肉食動物→二級肉食動物逐級流動，而后者所獲得的能量大體等于前者所含能量的1/10，這就是說，在能量流動過程中，約有9/10的損失掉了。

環境卡片——能量流動的1/10規律342、生態系統中的物質循環生態系統中的一切生物（動物、植物、微生物）和非生物的環境，都是由運動著的物質構成的。并在地球長期的演化過程中建立起來了各種循環體系。其中碳、氫、氧、氮、硫、磷等的循環是生態系統基本的物質循環。錳、鋅、銅、鉬、鈷、鈣、鎂、鉀等微量元素，也在生態系統中的構成了各自的循環。而與人類環境關系比較密切的主要有水、碳、氮、三大循環。2、生態系統中的物質循環生態系統中的一切生物（動物35水循環水循環36碳循環碳循環37氮循環氮循環383、生態系統中的信息聯系在生態系統的各組成部分之間及各組分內部，伴隨著能量和物質的傳遞與流動還同時存在著各種信息的聯系，而這些信息把生態系統聯成一個統一的整體，起著推動物質流動、能量傳遞的作用。信息在生態系統中表現為多種形式，主要有營養信息、化學信息、物理信息、遺傳信息和行為信息。3、生態系統中的信息聯系在生態系統的各組成部分之間39環境專欄—北極狐和北極兔據科學家們觀察，生活在北極地區的北極狐是以北極兔為食的。北極狐一胎可以懷單胎，也可以懷雙胎。而這是取決于北極兔的多少。北極兔的數量多，懷雙胎；數量少則懷單胎。這對于維持生態系統的平衡是至關重要的。難道是北極兔告訴北極狐自己的數量嗎？顯然不可能，這只能是生態系統中某些類似物理、化學等信息在起作用。

環境專欄—北極狐和北極兔40北極狐北極兔北極狐北極兔41三、系統的平衡與穩定在任何一個正常的生態系統中，能量流動和物質循環總是不斷地進行著，但在一定的時期內，生產者、消費者和分解者之間都保持著一種相對的平衡狀態，這種平衡是動態的平衡，不是靜止的平衡。系統內部的因素和外界因素的變化，尤其是人為的因素，都可能對系統產生影響，并引起系統的改變，甚至破壞系統的平衡。三、系統的平衡與穩定在任何一個正常的生態系統中，能量流42第二節生態平衡及生態系統的動態變化第二節生態平衡及生態系統的動態變化43一、生態平衡的概念

如果某生態系統各組成成分在較長時間內保持相對協調，物質和能量的輸出接近相等，結構與功能長期處于穩定狀態，在外來干擾下，能通過自我調節恢復到最初的穩定狀態，則這種狀態可稱為生態平衡。生態平衡包括三個方面：即結構上的平衡、功能上的平衡以及輸入和輸出物質數量上的平衡。一、生態平衡的概念如果某生態系統各組成成分在較長時間內44生態平衡是相對的平衡、動態的平衡。在系統各組分之間、生物與環境之間不斷的物質、能量與信息的流動，使得生態系統中舊的平衡不斷打破，新的平衡不斷建立。只有這樣，地球才會由一片死寂變得生機盎然。絕對的平衡則意味著沒有發展和變化。但這種變化如果太快，則系統各組分之間不可能有一個相對穩定的相互關系，會產生一系列嚴重的問題，生物不能適應這種變化則導致物種的大量滅絕。生態平衡是相對的平衡、動態的平衡。在系統各組分之間、生物45環境專欄—生態系統相互依存非洲的毛里求斯，曾有兩種特有的生物，一種是渡渡鳥，另一種是大顱欖樹。渡渡鳥是一種不會飛的鳥，它身體大，行動遲緩，樣子有點丑陋。由于沒有天敵，它們在樹林里建窩孵蛋，繁殖后代。大顱欖樹是一種珍貴的樹木，樹干挺拔，木質堅硬，樹冠秀美。渡渡鳥在其間生活。十六七世紀，帶著來福槍和獵犬的歐洲人來到毛里求斯。不會飛、跑不快的渡渡鳥被槍打狗咬，鳥飛蛋打，沒有多少年越來越少。1681年，最后一只渡渡鳥也被人類殺死了！

環境專欄—生態系統相互依存46奇怪的事情發生了，自從渡渡鳥滅絕以后，大顱欖樹也日漸稀少，似乎患上了不育癥。到20世紀80年代，毛里求斯只剩下13株大顱欖樹了，眼看這種樹木就要從地球上消失了奇怪的事情發生了，自從渡渡鳥滅絕以后，大顱欖樹也日漸稀少471981年，美國生態學家坦普爾來到毛里求斯，他細心地測定了大顱欖樹的年輪，發現樹齡正好是300年，也就是說，渡渡鳥滅絕之日，也正是大顱欖樹絕育之時。他終于在找到的一個渡渡鳥遺骸中發現了秘密：在渡渡鳥的遺骸中發現了幾顆大顱欖樹的種子，原來渡渡鳥喜歡吃這種樹木的果實。1981年，美國生態學家坦普爾來到毛里求斯，他細心地測定48他把大顱欖樹的種子給與渡渡鳥比較相似的吐綬鳥吃下后，從糞便中排出種子的外殼被消化了一層，種在苗圃后，終于發出了新芽。他把大顱欖樹的種子給與渡渡鳥比較相似的吐綬鳥吃下后，從糞49二、生態系統的動態變化生態系統的穩定取決于平衡的相互關系二、生態系統的動態變化生態系統的穩定取決于平衡的相互關系50（一）生態系統的演替一些生態系統，依靠自身的發展和活動的本性，一方面消滅某些物種，另一方面又允許別的物種侵入，以此來改變它們的環境。因而，在占領這個地區的各種生物中，存在著一種漸近的變化。最后，一個生態系統可能被另一個生態系統全部代替。生態系統中的這種變化過程就叫做演替。

（一）生態系統的演替一些生態系統，依靠自身的發展和活動511、原生演替如果這個地域先前沒有生物占領，那么，一個生態系統被另一個生態系統所代替的過程就稱為原生演替。裸露的巖石表面被生物逐步侵入，最后變成了森林生態系統就是一個典型的范例。1、原生演替如果這個地域先前沒有生物占領，那么，一個生52原生演替原生演替532、次生演替

開始于次生裸地或原生蕪原（不存在植被，但在土壤或基質中保留有植物繁殖體的裸露地段）上的演替。比如，當一個地區被開墾，后又被廢棄時，這個地區在開墾前的優勢生態系統，將經過一系列明顯的階段而得到恢復。由于這是重建原來就已經有的生態系統，所以把這個過程叫做次生演替。2、次生演替開始于次生裸地或原生蕪原（不存在植被，但在54次生演替原生態生態破壞生態恢復山區高速公路生態恢復研究次生演替原生態生態破壞生態恢復山區高速公路生態恢復研究553、頂極生態系統這是演替到最后階段的一種生態系統。全部已有的物種繼續彼此按比例繁殖，并不再發生變化的平衡狀態稱為頂極。這個系統也就叫做頂極生態系統。頂極生態系統的類型依這個地區占優勢的非生物因素的不同而異。在炎熱的干旱地區，頂極是熱帶荒漠生態系統；在炎熱的潮濕地區，頂極是熱帶雨林。3、頂極生態系統這是演替到最后階段的一種生態系統。全部56熱帶雨林磚紅壤熱帶雨林磚紅壤57（二）影響生態系統演替變化的因素當生態系統的演替進行到頂極時，則可以理解為達到了動態的平衡。這種平衡也不是一成不變的，特別是當自然因素和人為因素的強烈干擾和變動，往往破壞了生態平衡。（二）影響生態系統演替變化的因素當生態系統的演替進行到581、自然因素主要是指自然界發生的異常變化或自然界本來就存在的對人類和生物的有害因素。如火山爆發、山崩海嘯、水旱災害、地震、臺風、流行病等自然災害，都會使生態平衡遭到破壞。1、自然因素主要是指自然界發生的異常變化或自然界本來59火山爆發海嘯地震臺風火山爆發海嘯地震臺風602、人為因素主要指人類對自然資源的不合理利用、盲目發展生產帶來的環境污染等問題。2、人為因素主要指人類對自然資源的不合理利用、盲目發61環境專欄—人類對生態系統的影響達到極限

1、過去一個世紀來，地球上有一半的濕地消失。2、毀林造田使得地球森林覆蓋率下降了20％－50％。3、地球上有9％的樹種瀕臨滅絕。4、地球上70％的海洋魚類面臨濫捕濫撈的威脅，有些已處于生存極限狀態。5、近半個世紀來，全球有2／3的農業用地發生水土流失現象。6、由于攔河造壩或修建其它水利設施，使全球60％的大型河流系統遭到破壞、水流速度減緩，河流源頭與其入海口之間的落差增加了2倍。環境專欄—人類對生態系統的影響達到極限1、過去一個世紀來，62三、生態學的一般規律（一）相互依存與相互制約規律相互依存與相互制約，反映了生物間的協調關系，是構成生物群落的基礎。生物間的這種協調關系主要分為兩類：1、普遍的依存與制約，亦稱“物物相關”規律。有相同生理、生態特性的生物，占據與之相適宜的小生境，構成生物群落或生態系統。系統中不僅同種生物相互依存、相互制約，異種生物（系統內各部分）間也存在依存與制約的關系；不同群落或系統之間，也同樣存在依存與制約關系，亦可說彼此影響。三、生態學的一般規律（一）相互依存與相互制約規律相互632、通過“食物”而相互聯系與制約的協調關系，亦稱為“相生相克”規律。具體形式就是食物鏈和食物網。即每一種生物在食物鏈或食物網中，都占據一定的位置，并具有特定的作用。各生物物種之間相互依賴、彼此制約、協同進化。被食者為捕食者提供生存條件，同時又為捕食者控制；反過來，捕食者又受制于被食者，彼此相生相克，使整個體系（或群落）成為協調的整體。2、通過“食物”而相互聯系與制約的協調關系，亦稱為“相生64（二）物質循環與再生規律生態系統中，植物、動物、微生物和非生物成分，借助能量的不停流動，一方面不斷地從自然界攝取物質并合成新的物質，另一方面又隨時分解為原來的簡單物質，即所謂“再生”，重新被植物所吸收，進行著不停頓的物質循環。（二）物質循環與再生規律生態系統中，植物、動物、微生物65（三）物質輸入輸出的動態平衡規律物質的輸入輸出規律又稱為協調穩定規律，它涉及生物、環境和生態系統三個方面。當一個生態系統不受人類活動干擾時，生物與環境之間的輸入與輸出，是相互對立的關系，生物體進行輸入時，環境必然進行輸出，反之亦然。生物體一方面從環境攝取物質，另一方面又向環境排放物質，以補償環境的損失（這里的物質輸入和輸出，包含著量和質兩個指標）。（三）物質輸入輸出的動態平衡規律物質的輸入輸出規律又稱66（四）相互適應與補償的協同進化規律生物與環境之間，存在著作用與反作用的過程。或者說，生物給環境以影響，反過來環境也會影響生物。如：生物在土壤形成過程中的作用。（四）相互適應與補償的協同進化規律生物與環境之間，存在67（五）環境資源的有效極限規律任何生態系統中作為生物賴以生存的各種環境資源，在質量、數量、空間和時間等等方面，都有其一定的限度，不能無限制地供給，因而其生物生產力通常都有一個大致的上限。也因此，每一個生態系統對任何的外來干擾都有一定的忍耐極限；當外來干擾超過這一極限時，生態系統就會被損傷、破壞、以致瓦解。如：草場的退化、森林的過度采伐和過量捕魚等。（五）環境資源的有效極限規律任何生態系統中作為生物賴以68環境保護與可持續發展生態學基礎知識課件69環境保護與可持續發展生態學基礎知識課件70演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！71第一章生態學基礎知識第一章生態學基礎知識72第一節概述第一節概述73一、生態學及其發展（一）生態學的定義生態學（Ecology）一詞最早是由德國生物學家黑格爾于1869年提出的。他把生態學定義為“自然界的經濟學”。其英文詞首和經濟學（Economics）是相同的，均來自于希臘文，表示家庭居處或環境的意思，可見，生態學與經濟學、家庭、環境等有著密切的關系。后來有的學者把生態學定義為“研究生物或生物群體與其環境的關系，或生活著的生物與其環境之間相互聯系的科學”。一、生態學及其發展（一）生態學的定義生態學（Ecol74我國著名生態學家馬世駿把生態學定義為“研究生物與環境之間相互關系及其作用機理的科學”。生態學中所說的生物包含植物、動物和微生物。最近，由于人類環境問題和環境科學的發展，生態學也擴展到人類生活和社會形態等方面，把人類這一生物種也列入生態系統中，來研究并闡明整個生物圈內生態系統的相互關系問題。我國著名生態學家馬世駿把生態學定義為“研究生物與環境之間75（二）生態學的發展生態學原是一門研究生物與其生活環境相互關系的科學，是生物學的重要分科之一。初期主要研究植物，后來逐漸涉及動物和人類。目前，隨著現代科學技術的發展并向生態學的不斷滲透，賦予它新的內容和動力，使其成為多學科、較活躍的科學領域之一。（二）生態學的發展生態學原是一門研究生物與其生活環境相76二、生態系統（一）生態系統的概念生物自從在地球上出現以來就與自然環境有著密不可分的關系，長期以來形成了相互依存、相互制約的關系。地球上的生物十分龐雜，其中包括動物2000萬種以上，植物30多萬種，微生物10多萬種。這些生物通過新陳代謝不斷與環境進行著物質的交換、能量的傳遞和信息的交流，從而引起環境與生物自身的變化。生物在長期的進化中對環境具有依附性和適應性，但生物也不是被動的適應環境，生物也具有其本身獨特的遺傳特性。生物受到環境的影響，反過來又作用于環境。二、生態系統（一）生態系統的概念生物自從在地球上出現77一個簡化了的陸地生態系統一個簡化了的陸地生態系統78

一個生物物種在一定的范圍內所有個體的總和稱為生物種群（Population）；在一定自然區域的環境條件下，許多不同種的生物相互依存，構成了有著密切關系的群體，稱為生物群落（Community）。隨著環境條件的千差萬別，地球上出現了各種各樣的生物群落（森林、草原、荒漠等等）。而特定的生物群落又維持了相應的環境條件。一旦生物群落發生變化，也會影響到環境條件的變化。因此，人們把生物群落與其周圍非生物環境的綜合體，稱為生態系統（Ecosystem），也即生命系統和環境系統在特定空間的組合。一個生物物種在一定的范圍內所有個體的總和稱為生物種群79在生態系統中，各種生物彼此間以及生物與非生物的環境因素之間互相作用，關系密切，而且不斷進行著物質的交換、能量的傳遞和信息的交流。目前，人類所生活的生物圈內有無數大小不等的生態系統。在生態系統中，各種生物彼此間以及生物與非生物的環境因80（二）生態系統的組成生態系統是由四個部分組成的見下圖生產者消費者分解者無生命物質能量物質熱量（二）生態系統的組成生態系統是由四個部分組成的見下圖生產者消81生產者：主要是綠色植物，凡能進行光合作用制造有機物的植物種類，包括單細胞藻類，均屬于生產者。還有一些能利用化學能把無機物轉化為有機物的化能自養型微生物，也應列入生產者之列。生產者：主要是綠色植物，凡能進行光合作用制造有機物的植物種類82環境保護與可持續發展生態學基礎知識課件83消費者：主要是動物，又分為一級消費者（如草食性動物）；二級消費者（如肉食動物）；……等等。消費者：主要是動物，又分為一級消費者（如草食性動物）；二84一級消費者－草食動物一級消費者－草食動物85二級消費者－肉食動物二級消費者－肉食動物86分解者：指各種具有分解能力的微生物，也包括一些微型動物，如鞭毛蟲，土壤線蟲等。分解者：指各種具有分解能力的微生物，也包括一些微型動物，87微生物（真菌）橙蓋傘－分解者微生物（真菌）橙蓋傘－分解者88無生命物質：指生態系統中的各種無生命的無機物、有機物和各種自然因素（如土壤、空氣、水等）。無生命物質：指生態系統中的各種無生命的無機物、有機物和各種89巖石礦物土壤巖石礦物土壤90空氣水體空氣水體91P——生產者；C1——初級消費者；C2～3——二、三級消費者；Cn——四級消費者；D——分解者P——生產者；92太陽生產者一級消費者二級消費者簡化的陸地生態系統簡化的池塘生態系統一級消費者（浮游生物）二級消費者三級消費者生產者（浮游植物）分解者（微生物）分解者圖2-2太陽生產者一級消費者二級消費者簡化的陸地生態系統簡化的池塘生93（三）生態系統的結構1、生態系統的形態結構：生態系統的生物種類，種群數量、種的空間配置（水平分布、垂直分布）、種的時間變化（發育、季相）等構成了生態系統的形態結構。如：在森林生態系統中，有各種喬木、灌木和草本植物，有各種動物和復雜的微生物種群。它們各自的數量、空間的分布和種的時間的變化就構成了森林生態系統特有的形態結構。（三）生態系統的結構1、生態系統的形態結構：生態系統的94生態系統中物種的類型、分布、空間配置生態系統中物種的類型、分布、空間配置95生態系統中種的時間變化（發育、季相）生態系統中種的時間變化（發育、季相）962、生態系統的營養結構：生態系統各組成部分之間建立起來的營養關系，構成了生態系統的營養結構。它是生態系統中能量流動和物質循環的基礎。2、生態系統的營養結構：生態系統各組成部分之間建立起來的97生態系統中，由食物關系把多種生物聯接起來，一種生物以另一種生物為食，另一種生物再以第三種生物為食，……彼此形成一個以食物聯接起來的鏈鎖關系，稱為食物鏈。比如：老鼠以農作物為食，而鼬鼠又以老鼠為食，這就構成了一個最簡單的食物鏈。再如：碎屑-蘑菇-昆蟲-蛙-蛇-鷹就構一個較為復雜的食物鏈。生態系統中，由食物關系把多種生物聯接起來，一種生物以另一98按照生物間的相互關系，一般可把食物鏈分為：捕食性食物鏈，即由一些以其他動物為食的動物構成的食物鏈。例如由狐貍和野兔構成的食物鏈。碎食性食物鏈，是由一些食碎屑生物構成的。諸如禿鷲、蚯蚓、千足蟲、白蟻、蟻和甲蟲等。寄生性食物鏈，是由一些寄生性生物構成的。它們是與其“捕獲物”建立起一種緊密地聯系，長期地以“捕獲物”為生。比如：動物腸內的絳蟲、寄生在動物體外的蜱、虱或七鰓鰻以及一些植物如菟絲子、槲寄生等。腐生性食物鏈，是由腐生性生物構成的。如水晶蘭、真菌等。按照生物間的相互關系，一般可把食物鏈分為：捕食性食物鏈，即99在一個生態系統中，食物關系往往復雜，各種食物鏈相互交錯，形成所謂食物網。能量的流動，物質的遷移和轉化，就是通過食物鏈或食物網進行的。見下圖在一個生態系統中，食物關系往往復雜，各種食物鏈相互交錯，1001——檜樹；2——草本植物；3——節肢動物；4——兔；5——嚙齒動物；6——肉食動物食物網1——檜樹；食物網101（四）生態系統的功能生態系統中能量流動、物質循環和信息聯系構成了生態系統的基本功能。（四）生態系統的功能生態系統中能量流動、物質循環和1021、生態系統中的能量流動生態系統中全部生命活動所需要的能量均來自太陽。太陽能在生態系統中的流動是按熱力學定律進行的。熱力學第一定律告訴我們：“在一個封閉系統中（我們通常把以地球為中心包括太陽在內的宇宙環境看成是一個封閉系統），能量和物質是不能產生或消滅的。即能量和物質不能憑空產生也不能憑空消亡”。1、生態系統中的能量流動生態系統中全部生命活動所需103熱力學第二定律告訴我們：“熵在增加”。根據這一定律，從一種能向另一種能的任何轉換都不是完全有效的，能的消費是不可逆的過程。在能量的轉換過程中，總有一些能量失掉了。因此，如果沒有新的能量從外部投入，一個封閉系統最終會耗盡其能量。因為生命需要能量，能量耗盡了，生命也就停止了。當然，地球并不是封閉系統，地球從太陽得到能量。熱力學第二定律告訴我們：“熵在增加”。根據這一定律，104環境卡片——能量流動的1/10規律在生態系統中，能量從植物體內轉移至草食動物體內時大約為總能量的1/10，而再轉移到肉食動物體內時，為草食動物能量的1/10左右。一般說來，能量沿著綠色植物→草食動物→一級肉食動物→二級肉食動物逐級流動，而后者所獲得的能量大體等于前者所含能量的1/10，這就是說，在能量流動過程中，約有9/10的損失掉了。

環境卡片——能量流動的1/10規律1052、生態系統中的物質循環生態系統中的一切生物（動物、植物、微生物）和非生物的環境，都是由運動著的物質構成的。并在地球長期的演化過程中建立起來了各種循環體系。其中碳、氫、氧、氮、硫、磷等的循環是生態系統基本的物質循環。錳、鋅、銅、鉬、鈷、鈣、鎂、鉀等微量元素，也在生態系統中的構成了各自的循環。而與人類環境關系比較密切的主要有水、碳、氮、三大循環。2、生態系統中的物質循環生態系統中的一切生物（動物106水循環水循環107碳循環碳循環108氮循環氮循環1093、生態系統中的信息聯系在生態系統的各組成部分之間及各組分內部，伴隨著能量和物質的傳遞與流動還同時存在著各種信息的聯系，而這些信息把生態系統聯成一個統一的整體，起著推動物質流動、能量傳遞的作用。信息在生態系統中表現為多種形式，主要有營養信息、化學信息、物理信息、遺傳信息和行為信息。3、生態系統中的信息聯系在生態系統的各組成部分之間110環境專欄—北極狐和北極兔據科學家們觀察，生活在北極地區的北極狐是以北極兔為食的。北極狐一胎可以懷單胎，也可以懷雙胎。而這是取決于北極兔的多少。北極兔的數量多，懷雙胎；數量少則懷單胎。這對于維持生態系統的平衡是至關重要的。難道是北極兔告訴北極狐自己的數量嗎？顯然不可能，這只能是生態系統中某些類似物理、化學等信息在起作用。

環境專欄—北極狐和北極兔111北極狐北極兔北極狐北極兔112三、系統的平衡與穩定在任何一個正常的生態系統中，能量流動和物質循環總是不斷地進行著，但在一定的時期內，生產者、消費者和分解者之間都保持著一種相對的平衡狀態，這種平衡是動態的平衡，不是靜止的平衡。系統內部的因素和外界因素的變化，尤其是人為的因素，都可能對系統產生影響，并引起系統的改變，甚至破壞系統的平衡。三、系統的平衡與穩定在任何一個正常的生態系統中，能量流113第二節生態平衡及生態系統的動態變化第二節生態平衡及生態系統的動態變化114一、生態平衡的概念

如果某生態系統各組成成分在較長時間內保持相對協調，物質和能量的輸出接近相等，結構與功能長期處于穩定狀態，在外來干擾下，能通過自我調節恢復到最初的穩定狀態，則這種狀態可稱為生態平衡。生態平衡包括三個方面：即結構上的平衡、功能上的平衡以及輸入和輸出物質數量上的平衡。一、生態平衡的概念如果某生態系統各組成成分在較長時間內115生態平衡是相對的平衡、動態的平衡。在系統各組分之間、生物與環境之間不斷的物質、能量與信息的流動，使得生態系統中舊的平衡不斷打破，新的平衡不斷建立。只有這樣，地球才會由一片死寂變得生機盎然。絕對的平衡則意味著沒有發展和變化。但這種變化如果太快，則系統各組分之間不可能有一個相對穩定的相互關系，會產生一系列嚴重的問題，生物不能適應這種變化則導致物種的大量滅絕。生態平衡是相對的平衡、動態的平衡。在系統各組分之間、生物116環境專欄—生態系統相互依存非洲的毛里求斯，曾有兩種特有的生物，一種是渡渡鳥，另一種是大顱欖樹。渡渡鳥是一種不會飛的鳥，它身體大，行動遲緩，樣子有點丑陋。由于沒有天敵，它們在樹林里建窩孵蛋，繁殖后代。大顱欖樹是一種珍貴的樹木，樹干挺拔，木質堅硬，樹冠秀美。渡渡鳥在其間生活。十六七世紀，帶著來福槍和獵犬的歐洲人來到毛里求斯。不會飛、跑不快的渡渡鳥被槍打狗咬，鳥飛蛋打，沒有多少年越來越少。1681年，最后一只渡渡鳥也被人類殺死了！

環境專欄—生態系統相互依存117奇怪的事情發生了，自從渡渡鳥滅絕以后，大顱欖樹也日漸稀少，似乎患上了不育癥。到20世紀80年代，毛里求斯只剩下13株大顱欖樹了，眼看這種樹木就要從地球上消失了奇怪的事情發生了，自從渡渡鳥滅絕以后，大顱欖樹也日漸稀少1181981年，美國生態學家坦普爾來到毛里求斯，他細心地測定了大顱欖樹的年輪，發現樹齡正好是300年，也就是說，渡渡鳥滅絕之日，也正是大顱欖樹絕育之時。他終于在找到的一個渡渡鳥遺骸中發現了秘密：在渡渡鳥的遺骸中發現了幾顆大顱欖樹的種子，原來渡渡鳥喜歡吃這種樹木的果實。1981年，美國生態學家坦普爾來到毛里求斯，他細心地測定119他把大顱欖樹的種子給與渡渡鳥比較相似的吐綬鳥吃下后，從糞便中排出種子的外殼被消化了一層，種在苗圃后，終于發出了新芽。他把大顱欖樹的種子給與渡渡鳥比較相似的吐綬鳥吃下后，從糞120二、生態系統的動態變化生態系統的穩定取決于平衡的相互關系二、生態系統的動態變化生態系統的穩定取決于平衡的相互關系121（一）生態系統的演替一些生態系統，依靠自身的發展和活動的本性，一方面消滅某些物種，另一方面又允許別的物種侵入，以此來改變它們的環境。因而，在占領這個地區的各種生物中，存在著一種漸近的變化。最后，一個生態系統可能被另一個生態系統全部代替。生態系統中的這種變化過程就叫做演替。

（一）生態系統的演替一些生態系統，依靠自身的發展和活動1221、原生演替如果這個地域先前沒有生物占領，那么，一個生態系統被另一個生態系統所代替的過程就稱為原生演替。裸露的巖石表面被生物逐步侵入，最后變成了森林生態系統就是一個典型的范例。1、原生演替如果這個地域先前沒有生物占領，那么，一個生123原生演替原生演替1242、次生演替

開始于次生裸地或原生蕪原（不存在植被，但在土壤或基質中保留有植物繁殖體的裸露地段）上的演替。比如，當一個地區被開墾，后又被廢棄時，這個地區在開墾前的優勢生態系統，將經過一系列明顯的階段而得到恢復。由于這是重建原來就已經有的生態系統，所以把這個過程叫做次生演替。2、次生演替開始于次生裸地或原生蕪原（不存在植被，但在125次生演替原生態生態破壞生態恢復山區高速公路生態恢復研究次生演替原生態生態破壞生態恢復山區高速公路生態恢復研究1263、頂極生態系統這是演替到最后階段的一種生態系統。全部已有的物種繼續彼此按比例繁殖，并不再發生變化的平衡狀態稱為頂極。這個系統也就叫做頂極生態系統。頂極生態系統的類型依這個地區占優勢的非生物因素的不同而異。在炎熱的干旱地區，頂極是熱帶荒漠生態系統；在炎熱的潮濕地區，頂極是熱帶雨林。3、頂極生態系統這是演替到最后階段的一種生態系統。全部127熱帶雨林磚紅壤熱帶雨林磚紅壤128（二）影響生態系統演替變化的因素當生態系統的演替進行到頂極時，則可以理解為達到了動態的平衡。這種平衡也不是一成不變的，特別是當自然因素和人為因素的強烈干擾和變動，往往破壞了生態平衡。（二）影響生態系統演替變化的因素當生態系統的演替進行到1291、自然因素主要是指自然界發生的異常變化或自然界本來就存在的對人類和生物的有害因素。如火山爆發、山崩