第二章生態學基礎當前第1頁\共有40頁\編于星期五\6點生態學研究對象

傳統的生態學要在有機體（Organism）、種群（Population）、群落（Community）和生態系統（Ecosystem）水平上探索生命系統的奧秘。因此，生態學是以生物個體、種群、群落和生態系統甚至是生物圈（Biosphere）作為它的研究對象。

生態學是一門研究生物與其生活環境相互關系的科學，是生物學的主要分支之一。當前第2頁\共有40頁\編于星期五\6點

生態學的層次

分細組器個種群生生

子胞織官體群落態物

系

圈

統當前第3頁\共有40頁\編于星期五\6點生態學的分支

按生命層次：分子（基因）、細胞、器官、個體、種群、群落、生態系統、景觀、生物圈和全球生態學。生物分類：動物、植物、微生物、昆蟲、魚類等；按棲所：淡水、海洋、河口、陸地、森林、草地、荒漠等；邊緣科學：數學生態學、化學生態學、進化生態學、生理生態學、經濟生態學、生態經濟學、環境生態學；應用生態學：農業、漁業、污染生態學等。當前第4頁\共有40頁\編于星期五\6點第一節生態系統的基本概念及類型一、生態系統1生態系統的概念種群（Population）：同一物種在一定空間和一定時間的個體的集合體.是具有潛在互配能力的個體群落（Community）：在一定的自然區域中許多不同種的生物的總和。生態系統（Ecosystem）任何一個生物群落與其周圍非生物環境的綜合體：指在一定的空間內，生物成分和非生物成分通過物質循環和能量流動互相作用、互相依存而構成的一個生態學功能單位，這個生態學功能單位稱生態系統當前第5頁\共有40頁\編于星期五\6點一、生態系統2生態系統的特性在生態系統中，各種生物彼此間以及生物和非生物間相互作用，不斷進行著物質循環、能量流動和信息傳遞。具有自我調節能力。系統內物種數目越多，結構越復雜，自我調節能力越強。是一種動態系統，任何生態系統都有其發生和發展的過程，經歷著由簡單到復雜，從幼年到成熟的進化階段。當前第6頁\共有40頁\編于星期五\6點3生態系統的組成和作用無機物有機化合物氣候因素生產者(producer)消費者(consumer)分解者(還原者)(decomposer)六大組成成分①生產者：自養生物，主要是各種綠色植物，也包括藍綠藻和一些能進行光合作用的細菌。②消費者：異養生物，主要指以其他生物為食的各種動物。③分解者：異養生物，把復雜的有機物分解成簡單無機物，包括細菌、真菌、放線菌和動物等。非生物成分生物成分(生物群落)三大功能群當前第7頁\共有40頁\編于星期五\6點4生態系統的類型按生態系統的環境性質和形態特征分：（a）陸地生態系統：自然生態系統（森林生態系統、草原生態系統、荒漠生態系統等）和人工生態系統（農田、城市、工礦區等）；（b）淡水生態系統：包括湖泊、河流、水庫等；（c）海洋生態系統：包括海岸、河口、淺海、大洋、海底等。當前第8頁\共有40頁\編于星期五\6點一個簡化了的陸地生態系統當前第9頁\共有40頁\編于星期五\6點一個簡化了的池塘生態系統當前第10頁\共有40頁\編于星期五\6點5生態系統的結構

構成生態系統的各組成部分，各種生物的種類、數量和空間配置，在一定時期內均處于相對穩定的狀態，使生態系統能夠各自保持一個相對穩定的結構。主要有形態結構和營養結構。（a）形態結構：生物的種類、種群數量、種的空間配置（水平分布、垂直分布）、種的時間變化。（b）營養結構：生態系統各組成部分之間建立起來的營養關系。是生態系統能量流動和物質循環的基礎。當前第11頁\共有40頁\編于星期五\6點生產者（綠色植物）還原（分解）者（細菌、真菌）消費者（動物）環境（土壤、空氣、水）生態系統營養結構模式圖當前第12頁\共有40頁\編于星期五\6點6營養結構---食物鏈及營養級trophiclevel（a）食物鏈foodchain和食物網所謂食物鏈，就是一種生物以另一種生物為食，彼此形成一個以食物連接起來的鏈鎖關系。在一個生態系統中，食物關系往往很復雜，各種食物鏈互相交錯，形成食物網。能量的流動、物質的遷移和轉化都是通過食物鏈和食物網進行的。

當前第13頁\共有40頁\編于星期五\6點一個食物鏈的例子“螳螂捕蟬，黃雀在后”（

（據周立志）植物蟬(初級消費者)螳螂(二級消費者)黃雀(三級消費者)鷹(四級消費者)(頂極食肉動物)當前第14頁\共有40頁\編于星期五\6點（b）營養級營養級：食物鏈的各個環節。生產者為第一營養級，依次是第二、第三、第四營養級，一般不超過七級。低位營養級的能量僅有10％（水生系統）被上一個營養級利用。在數量上，第一營養級就必須大大超過第二營養級，逐漸遞減，就造成了生物數目金字塔、生物量金字塔、生產率金字塔。當前第15頁\共有40頁\編于星期五\6點食物鏈的特征食物鏈的長度通常不超過6個營養級，最常見的4—5個營養級，因為能量沿食物鏈流動時不斷流失；食物鏈越長，最后營養級位所獲得的能量也越少。因為從起點到終點經過的營養級越多，其能量損耗也就越大；注意：營養級之間的能量轉化效率約為1／10，只是針對湖泊等水域生態系統的經驗性法則；不同生態系統的能量轉化效率差別很大；森林約為5％、草地是25％左右，浮游生物占優勢的群落可達50％。當前第16頁\共有40頁\編于星期五\6點食物鏈的特征食物鏈或食物網的復雜程度與生態系統的穩定性直接相關；生態系統中的食物鏈不是固定不變的，它不僅在進化歷史上有改變，在短時間內也會發生變化。當前第17頁\共有40頁\編于星期五\6點食物網食物網(foodweb)：生態系統中的食物鏈很少是單條、孤立出現的，它往往是交叉鏈索，形成復雜的網絡結構－食物網。當前第18頁\共有40頁\編于星期五\6點當前第19頁\共有40頁\編于星期五\6點食物鏈和食物網的意義食物鏈是生態系統營養結構的形象體現；生態系統中能量流動和物質循環正是沿著食物鏈和食物網進行的；食物鏈和食物網還揭示了環境中有毒污染物轉移、積累的原理和規律。當前第20頁\共有40頁\編于星期五\6點（c）生物放大作用DDT在某水生食物鏈中的富集生物積累（生長期積累）生物富集（吸收濃縮）生物放大（食物鏈放大）當前第21頁\共有40頁\編于星期五\6點第二節生態系統的功能能量流動：生產者→消費者→分解者物質循環：生物←→環境信息傳遞：包括營養信息、化學信息、物理信息和行為信息等，構成信息網。當前第22頁\共有40頁\編于星期五\6點生態系統的營養結構及能流和物流間的關系

（據周立志）生產者(綠色植物)消費者(動物)還原者(細菌、真菌)放牧系統凈初級生產分解系統死有機物太陽輻射能呼吸散失呼吸散失生態系統的營養結構(能量流動)能流物流環境(土壤、空氣、水)生態系統的營養結構(物質循環)當前第23頁\共有40頁\編于星期五\6點式當前第24頁\共有40頁\編于星期五\6點生態系統中的反饋（據周立志）狼↑狼↓兔↓兔↑植物↓植物↑狼餓死狼吃飽吃了較多兔子吃了較少兔子兔吃飽兔餓死吃了較少的草吃了大量的草污染↑

↑

魚死亡↑污染↑

魚死亡↑

↑↑魚死亡↑↑污染↑

↑

↑

正反饋負反饋負反饋主要是指在受到外界影響或干擾后,生態系統通過一系列的自我調節功能,來減輕這種干擾或影響的程度,并力圖恢復到平衡或穩定狀態的過程當前第25頁\共有40頁\編于星期五\6點一.生態系統的物質循環1生物地化循環的概念2水循環3氣體型循環4沉積型循環5有毒物質的遷移和轉化6放射性核素循環7生物地化循環與人體健康當前第26頁\共有40頁\編于星期五\6點生物地化循環(biogeochemicalcycle)礦物元素在生態系統之間的輸入和輸出，它們在大氣圈、水圈、巖圈之間以及生物間的流動和交換稱生物地(球)化(學)循環，即物質循環(cyclingofmaterial)。當前第27頁\共有40頁\編于星期五\6點生物地化循環的類型水循環氣體型循環沉積型循環當前第28頁\共有40頁\編于星期五\6點2水循環(aquaticcycle)水循環的意義：水是所有營養物質的介質；水對物質是很好的溶劑；水是地質變化的動因之一。水循環的途徑人類活動對水循環的影響：空氣污染和降水；改變地面，增加徑流；過度利用地下水；水的再分布。當前第29頁\共有40頁\編于星期五\6點水循環示意圖西德地區的水循環示意圖（ClodiusandKeller,1951）當前第30頁\共有40頁\編于星期五\6點3氣體型循環(gaseouscycle)氧循環碳循環氮循環當前第31頁\共有40頁\編于星期五\6點氧循環(oxygencycle)H2O+CO2→H2CO3→

HCO3-+H+↑CO2HCO3-→CO32

-Ca2+→CaCO3O2水體臭氧層沉積物火山作用4FeO+O2→2FeO3CO2CO↑O2+2COCO2O2O3O2OO2HOHH2OH2OOCO2高能紫外輻射當前第32頁\共有40頁\編于星期五\6點碳循環(carboncycle)化泥碳煤大氣中CO2CO2碳化作用石油水生植物光合作用腐爛燃料呼吸作用光合作用腐爛擴散當前第33頁\共有40頁\編于星期五\6點氮循環(nitrogencycle)陸地陸地其它動植物藍藻淺層死有機物溶解死有機物土壤中無機氮庫丟失于深層沉積中動植物活體共生或自由生活的固氮微生物死有機體陸地河流帶走生物固氮大氣庫N2大氣庫HN3,NO,NO2,N2O，工業固氮（汽車,化肥,電廠）脫氮閃電化學反應海洋火山作用降水大氣當前第34頁\共有40頁\編于星期五\6點第三節生態平衡1、生態平衡的含義（1）概念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，但在一定時期內，生產者、消費者和還原者之間都保持著一種動態的平衡，這種平衡狀態就叫生態平衡。1）生物種類的組成和數量比例相對穩定；

2）非生物環境條件（如：空氣、陽光、水、土壤等）相對穩定。當前第35頁\共有40頁\編于星期五\6點1、生態平衡的含義（2）生態平衡的原因生態平衡內部具有自動調節的能力。生態系統的組成成分越多樣，能量流動和物質循環的途徑越復雜，功能的完整性強，其調節能力也越強。但是，一個生態系統的調節能力有一定限度的，超出了限度，調節就不再起作用，生態平衡就會遭到破壞。

當前第36頁\共有40頁\編于星期五\6點2、破壞生態平衡的因素（1）自然原因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。（2）人為因素主要指人類對自然資源的不合理利用、工農業發展帶來的環境污染等。主要有三種：物種變化引起平衡的破壞；環境因素改變引起平衡破壞；信息系統的破壞，引起平衡破壞。

當前第37頁\共有40頁\編于星期五\6點◆生態破壞水土流失沙漠化、荒漠化土壤次生鹽堿化森林銳減草場退化、土地退化生物多樣性的減少湖泊的富營養化當前第38頁\共有40頁\編于星期五\6點第四節、生態學的一般規律一、生態學的一般規律1.相互依存與相互制約規律——反映了生物間的協調關系（1）普遍的依存和制約——“物物相關”規律就是系統中各種生物間相互依存、相互制約關系是普遍存在的；（2）通過“食物