《农业生态学》PPT课件.ppt

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1、第二章 农业生态系统的结构基本生物结构 第一节 农业生态系统中的生物与环境 一、自然环境 自然环境是生态系统中作用于生物的外界条件的总和。包括生物生存的空间，以及维持生命活动的物质和能量。 自然环境中一切影响生物生命活动的因子均称为生态因子，如辐射强度、温度、湿度、土壤酸碱度、风力等等。,、 太阳辐射 （）主要功能：一是为地球提供热量；二是为植物提供光能进行光合作用。 （）光对植物的生态作用是由光照强度、日照长度、光谱成分的作用构成。,植物对光强适应的生态类型：阳性植物、阴性植物和耐阴植物。 植物对日长适应的生态类型：长日照植物、短日照植物、中日照植物、中间型植物和不敏感植物 光谱普成分对植物

2、的产量和品质有的影响,2、大气圈。大气圈是地球表面包围整个地球的一个气体圈层。 生物大多出现在地表 5070m以下的气层中，离地表面 1km外的大气中就很少有生物了。,大气圈的主要生态作用： （）供给生物生存所必须的碳、氢、氧、氮等元素； （）防止地球表面温度的急剧变化和水分的散失； （）防护地面生物免受外层空间多种宇宙射线的辐射。,水圈。围绕地球表面的各种类型的水所覆盖的部分统称水圈。,水的主要生态作用： （）为水生生物提供生存环境； （）避免地球温度和生物温度的剧烈变化； （）是生物吸收养分的媒介； （）影响生物分布。,土壤圈。 它是覆盖在陆地表面及海洋和淡水的底层，形成地球表面很薄的疏松

3、层。 主要生态作用： （）固定植物，并为植物提供营养和水分； （）为土壤动物和微生物提供生存空间。,二、人工环境 （一） 人工影响的环境。在原有的自然环境中，人的因素促使其发生局部变化的环境.如放牧的草地、砍伐的森林、排放污水的河流等。,（二）人工改造的环境。既保持有自然环境的特点，有受人类活动的严重影响。如人工经营森林、农田、鱼塘等。,（三）人工建造的环境。是人类根据生物生长发育所需要的外界条件进行模拟或塑造的环境，如无土栽培、大棚温室、集约化养殖。,三环境对生物的制约 （一）最小因子定律和木桶原理 德国化学家李比西1840年提出“植物的生长取决于数量最不足的那一种营养物质”，即最小因子定律

4、。 广义：生物的生长取决与数量最不足的那种生态因子。 最小因子的影响主要表现在两个方面： （）本身不足会限制作物的生长； （）限制其他处于良好状态的因子发挥效应。,应用这个定律应注意： （）只有在相对稳定状态下才能运用； （）要注意因子间的相互作用。 木桶原理：水的容量取决于最短那根木块。,（二） 谢尔福德耐性定律 耐性定律：对具体生物来说，各种生态因子都存在着一个生物学的上限和下限，它们之间的幅度就是该种生物对某一生态因子的耐性范围（又称耐性限度），超过这个范围，就会对生物产生不良影响。,高,应用这个定律应注意： （）同一种生物对不同种生态因子的耐性范围不同； （2）不同种生物对同一生态因子

5、的耐性范围不同； （3）同一生物在不同的生长发育阶段对生态因子的耐性范围不同；,（4）当某个生态因子不是处在适宜状态时，则生物对其他一些生态因子的耐性范围将会缩小。 （5）同种生物不同种群长期生活在不同的生态环境条件下，耐性范围会发生变化，即产生生态型的分化。 （）任何一种生物，对自然环境中生态因子都有一定的耐性范围，耐性范围越广的生物，适应性越广。,（三）生活型和生境 l、生活型。不同种生物长期生存在相同的自然生态条件，发生趋同适应，而在外貌上反映出相似性和一致性的生物类型。 理解时注意： （1）不同种； （2）相同环境； （3）趋同适应； （4）外貌相似。,动物分为水生动物、两栖动物、陆生

6、地面动物、陆生地下动物和飞行动物等生活型。 植物分成五类生活型： （1）高位芽植物；（2）地上芽植物；（3）地面芽植物；（4）地下芽植物；（5）一年生植物。 .高位芽植物 .地上芽植物 .地面芽植物 .地下芽植物,高位芽植物 这类植物的芽和顶端嫩枝是位于离地面较高处的枝条上，如乔木、灌木和一些生长在热带潮湿气候条件下的草本等。它们之中根据体型的高矮又可分为大型（ 30m 以上），中型（ 8-30m ），小型（ 2-8m ）以及矮小型（ 0.25-2m ）四类，即大、中、小、矮高位芽。,地上芽植物 这类植物的芽或顶端嫩枝位于地表或接近地表处，一般都不高出土表 20-30cm ，因此它们受土表的残

7、落物所保护，在地表积雪地区也受积雪的保护。,地面芽植物 这类植物在不利季节，植物体地上部分死亡，只有被土壤和残落物保护的地下部分仍然活着，并在地面处有芽。,地下芽植物 这类植物度过恶劣环境的芽埋在土表以下，或位于水体中。,一年生植物 一年生植物只能在良好季节中生长，在恶劣的气候条件下，它们以种子形式度过不良季节。,2、生境。适宜具有特定生态特性的生物种和生物群落，生活的区域。,四、生物对自然环境的适应 （一） 生态型 同种生物的不同个体群，长期生存在不同的自然生态条件和人为培育条件下，发生趋异适应，并经自然选择和人工选择而分化形成的生态、形态和生理特性不同的可以遗传的类群，称为生态型。,理解时

8、注意： （1）同种生物； （2）不同环境； （3）趋异适应； （4）内外不同,冬性小麦,春性小麦,根据形成生态型的主导生态因子类型的不同，可以把植物生态型划分为： （1）气候生态型。长期适应不同的光周期、气温和降水等气候因子而形成的各种生态型。 （2）土壤生态型。长期在不同的土壤水分、温度和肥力等自然和栽培条件的作用下分化而形成土壤生态型。 （3）生物生态型。主要在生物因子的作用下形成的生态型。,根据资源不同，可以分成若干单一的资源生态位。如 空间生态位：物种生长或活动的空间范围。 时间生态位：物种生长或活动的时间范围。 营养生态位：物种营养需求或取食物范围。,每个物种对空间、时间、营养温光水

9、气等资源潜在需求情况和实际占用情况不同， 这与当时资源实际出现情况（如气象因素）、现存最小量资源的影响（最小因子定律）、种间竞争（如仙人掌）等有关。,（二） 生态位 、 概念。生物完成其正常生活周期所表现的对特定生态因子的综合适应位置。 简言：生态位就是生物在空间、食物以及环境条件等资源谱中的位置。 2、类型 （1）基础生态位：某物种能生存的最大空间，或所需要的最大资源范围。 （2）实际生态位：某物种实际占据的空间或获取的资源范围。,五、生物对自然环境的影响 （一） 森林的生态效应 1、涵养水源，保持水土。据我国科学家测定，每公顷森林土壤能蓄水641-678T。与裸地相比，森林可减少土壤侵蚀量

10、95%以上。,2、调节气候，增加雨量。林区年均温比空旷地低 l-2，空气湿度高出1520。,3、防风固沙，保护农田。一条配置合理的林带，在迎风面l3倍树高的范围内和背风面1520倍树高的范围内，风速可以降低4050。盘根交错的树木根系可以保护土壤，防止土壤的风蚀和水蚀。,4、净化空气，防治污染。林区对二氧化硫的吸收量比无林区大510倍。据测算，1hm2森林可以吸附粉尘 30t以上，一般林带对降尘的阻滞率可达25左右。,5、减低噪音，美化大地。一条30m宽的林带，可以降低噪音大约6-8db，没有树木的街道，其噪音要比两旁栽满树木的街道大5倍以上。,6、为野生动物提供栖息场所，维护生物多样性。 如

11、果毁林速度加倍，物种损失将增加2-2.5倍。,据科学家测定，一棵正常生长50年的树，对人类贡献的生态价值为19.6万美元。其中： 产生氧气的价值是3.12万美元； 吸收有毒气体防止大气污染的价值是6.5万美元； 防止土地侵蚀、增加肥力的价值是0.312万美元； 涵养水源调节气候的价值是3.75万美元； 为鸟类等动物提供栖息繁衍场所的价值是3.25万美元； 生产蛋白质价值是0.25万美元。 这里还不包括木材本身的价值。,（二） 农田生物的生态效应 1、对土壤肥力的影响； 2、对水土保持的影响； 3、对农田小气候的影响； 4、对净化环境的作用； 大豆田 农田生物的生态效益大小受人为因素影响很大。,

12、第二节 种群 种群是指在某一特定时间中占据某一特定空间的一群同种的有机体的总称。,一、种群结构 （一） 种群的大小和密度 种群大小是指一定面积或容积内某个种群的个体总数。 种群密度是指单位面积或容积内某个种群的个体总数。 粗密度是指单位空间某个种的实际个体数量（或生物量）； 生态密度是指单位栖息空间某个种群的个体数量（或生物量）。 最适密度，种群增长处于最佳状态的密度。 饱和密度，环境所能允许的最大密度。 最低密度，能够保持种群生存的密度。,（二)种群的年龄结构和性比 、 龄级比和年龄结构。若一个种群中的不同个体具有不同的年龄，则可按一定的年龄分组，统计各个年龄组个体数占种群总个体数的比率，称

13、龄级比。 种群的年龄结构是指各个年龄级的个体数在种群中的分布情况。,2、性比。是指一个雌雄异体的种群所有个体或某个龄级的个体中雄性对雌性的比率。 一般以雌性个体为100，雄性个体的相应比数。 2004年,我国零岁婴儿的性比121.2:100; 2005年我国人口性比例在119.86:100。 2007年，中国男性比女性多3700万(其中初于婚期的男性比女性多1800万）。 2008年我国人口性比为120.56. 预计到2020年，20-45岁的男性比女性多3000万。,（三） 种群的出生率和死亡率 . 出生率 种群产生新个体的数量占种群个体总数的比率。 最大出产力：不受外界条件限制时种群产生新

14、个体的理论最大值。 生态出生力：在一定的环境条件下种群产生新个体的能力。,2、死亡率 死亡的个体数占开始时种群的个体数的比率。 生理死亡率：种群在最适条件下，个体都活到了生理寿命才死亡，这个死亡率为生理死亡率。 生态死亡率：在一定的环境条件下的死亡率。,（四） 种群的内禀增长率与环境容纳量 1、内禀增长率 在没有任何环境因素限制的条件下，由种群内在因素决定的最大增殖速度称为种群的内禀增长率（rm）。又称生殖潜能。 环境阻力：就是防碍种群内禀增长率实现的环境限制因素的总和。,2、环境容纳量 在一个生态系统中有限的环境条件下种群所能达到的稳定的最大数量，称为系统对该种群对的环境容纳量（K）。 环境

15、容纳量取决于两方面： （1）环境条件，光、温、水、养分等因子或食物、空间等资源； （2）遗传特性，食性、行为、适应能力等.,（五） 种群的空间分布和阿利氏原则 1、种群的分布的基本类型： （1）随机分布；（2）均匀分布的；（3）聚集分布。,2、阿利氏群聚原则 每个生物都有自己最适的密度，过疏和过密都产生限制影响。,3 种群聚集分布的生态意义 (1) 改变微气候和小生境条件,提高种群存活率;(孤树易被大风折断) (2)有利于分工合作,相互作用(蜜蜂蚂蚁等); (3)减少个体被天敌捕食的机率; (3)有利于抵抗外敌; (4)种内竞争加剧.(缺点),二、种群的动态 （一） 生命表和生命曲线 1、生命

16、表。是可用来综合评定、预测种群各年龄组的比例、死亡、存活和寿命等情况一种表格。 动态生命表：根据对同年出生的所有个体进行存活数目动态监测的资料而编制的生命表为动态生命表，也称特定年龄生命表或水平生命表。动态生命表中的个体经历了同样的环境条件。 静态生命表：根据某一特定时间种群不同个体的年龄结构所作的生命表为静态生命表，也称特定时间生命表或垂直生命表。它假定种群不同个体所经历的环境是相同。,2、存活曲现。存活曲线是反映种群在每个年龄级生存的数目的曲线。存活曲线通常分为3种基本类型 ： A()型：凸型的存活钱。 B()型：呈对角线的存活曲线。 C ()型：凹型的存活曲线。,（二）种群增长型 1.

17、指数增长 （ J 型增长） 种群在无食物和生存空间限制的条件下呈指数式增长，种群个体的平均 增长率不随时间变化。,2. 逻辑斯谛增长 （ S 型增长） 在自然条件下，环境、资源条件总是有限的，当种群数量达到一定量 时，增长速度开始下降，种群数量越多，竞争越剧烈，增长速度也越 小，直到种群数量达到环境容纳量（K）并维持下去。增长呈S型,此即生态学中著名的Logistic方程（Logistic equation）。 模型的生物学含义：与指数模型相比，新增项（1NK）的含义是每增加 1个个体，就产生 1K的抑制影响，或者说，每一个体利用了 1K的“空间”，N个个体利用了NK的“空间”，而可供种群继续

18、增长的“剩余空间”只有（lNK）。,3、指数增长与逻辑斯谛增长的比较,三、 三、种群间的相互作用 （一）负相互作用 、 竞争。 （1）定义。广义的竞争是指两个生物争夺同一对象而产生的对抗作用。 资源利用型竞争：主要是由于共同利用有限资源而产生的种群间的竞争。 直接干涉型竞争：通过武力来获取资源的竞争。如动物间的格斗属于直接干涉型。 。,大草履虫和双小核草履虫一起混合培养时，双小核草履虫在竞争中获胜（图）；双小核草履虫和袋状草履虫一起培养时，两种共存。,2、竞争排斥原理（高斯原理） 具有相同生态位的不同物种，在同一生境中不能长期共存。种间竞争的结果： （1）一方取得优势，而另一方受到抑制甚至被消

19、灭； （2）两个物种占据不同的空间（地理上的分隔）、吃不同的食物（食性上的特化）或其他生态习性上的分隔（如活动时间分隔），这些统称生态分离（生态位分化），两个物种都可存在，形成一种共存的平衡局面。,2、 捕食。 （1）定义。捕食是指一个物种的成员取食另一个物种成员的现象。狭义的捕食仅指动物吃动物；而广义的捕食则包括植食、拟寄生和同种相残。,螳螂捕食,巨形蜘蛛捕食,（2）捕食的生态作用： A、捕食是一个主要的选择压力，在一定程度上提高了被捕食种群的质量； B、捕食是影响群落结构的重要过程（据研究，禾谷类牧草如果不放牧，草群生长能力、竞争能力降低，逐渐被其他植物所取代)。 C、捕食可以限制种群的分

20、布和数量。,例如：吹绵介壳虫对美国加州柑桔种植业曾造成严重危害，各种农药都无法防治，但在引进澳洲瓢虫作为吹绵介壳虫原产地的捕食性天敌后，2年内就控制了它的危害，这是以捕食性天敌对害虫作生物防治而取得成功的经典实例。 再如：为了控制荆豆的危害，新西兰曾引进一种梨象，其结果是，虽然梨象成了当地数量最多的一种昆虫，每年消耗95的荆豆种子，但由于荆豆种子数量比种群繁衍所需多，所以其减少并没有对种群个体数量产生影响。, 寄生 寄生物从宿主的体液、组织或已消化物质中获取营养，通常对宿主有一定的危害，这种关系称为寄生。,菟丝子,拟寄生：是一种介于寄生和捕食之间的种间关系，一般杀死寄主(如寄生蜂与棉铃虫)。

21、超寄生：在寄生物上寄生。 大多数寄生都有选择性。多数寄生植物只限于寄生在一定的植物科、属中，即寄生具有专一性，这类寄生植物为专性寄生植物。,（二）正相互作用 。附生（偏利作用）。两个物种生活在一起，一方利用另一方身体的一部分作为定居空间，但对后者基本没有不利的影响，没有直接的营养关系，这种关系称为附生。 吸附在鲨鱼腹上的鱼,鲫鱼附着在鲨鱼腹面,兰花和蕨类与榕树的附生,棕榈上腐生蕨类植物,附生蕨类植物,附生鸟巢蕨,2、原始合作。原始合作，即两种生物在一起，彼此各有所得，但二者之间不存在依赖关系。 作物间作 农田养鸭,3、 互利共生。两种生物必须生活在一起，分开后两个种都不能生活，这种对双方相互有

22、利的关系称为共生，也称互利共生。 菌根(豆科植物与根瘤菌) 地衣(藻类与真菌),（三） 植物分泌物的作用 化感作用（allelopathy）或他感作用,指植物（包括微生物）通过向周围环境中释放化学物质影响邻近植物生长发育的现象。 化感途径 ：淋溶、挥发、根分泌、凋落物分解、种子萌发、花粉传播 。,作用： 1、吸引作用：植物体散发出的气味和花的颜色对昆虫有着明显的吸引作用。 2、抑制与促进作用。 植物分泌一些化学物质，抑制其他植物生长的现象称为异株相克现象。 例如，榆属-楝树，白蜡树-栎树，白桦-松树，松树-云杉，都有相互抑制作用。葱-菜豆，芜箐-蕃茄，蕃茄-黄瓜，冬黑麦-小麦之间有相互抑制作用

23、。,胡桃叶能分泌大量胡桃醌对周围的苹果、蕃茄和马铃薯产生毒害作用。 具有相互促进作用的也很多，例如皂角和白蜡树，槭树和苹果、梨树，洋葱和甜菜，马铃薯和菜豆，豌豆和小麦，玉米和大豆，葡萄和紫罗兰等彼此间都可通过化学分泌物相互促进生长。,四 种群的生活史对策 （一）生态对策 生态对策就是生物为适应环境而朝不同方向进化的策略。 生态对策有两种基本的类型，即K-对策和r-对策。,(二) K-对策和r-对策的特点 K对策的生物：个体较大，寿命较长，存活率较高，要求稳定的栖息环境，不具较大的扩散能力，但有较强的竞争能力。其种群密度较稳定。 r对策的生物：个体较小，寿命较短，存活率较低，但增殖率高，具较大的

24、扩散能力，适应多变的栖息环境，其种群密度常出现大起大落的波动。,r对策的生物-中间型生物- K对策的生物 昆虫-老鼠-兔-鹿-狮、虎、象 K对策的生物，遭到激烈的变动后，返回平衡的时间长，种群容易走向灭绝。如大象、鲸鱼、恐龙、大型乔木等。这类生物对稳定生态系统有重要作用，应加强保护。 r对策的生物虽竞争力弱，但繁殖率高，平衡受破坏后返回的时间少。灭绝的危险性小。,五 种群的调节 种群调节是指种群个体数量的控制。 种群调节分密度制约和非密度制约。 （一）密度制约 密度制约是指通过密度因子对种群大小的调节过程。 、 种内调节 种群密度调节主要通过种内个体间竞争来进行，竞争既决定着生存，还决定生殖能

25、力。 、 种间牵制 种群间对密度的影响主要通过捕食、寄生和种间竞争等作用来实现的。,(二） 非密度调节 非密调节主要指非生物因子（包括气候因素、污染物、化学因素等）对种群大小的调节。气候因子对结构简单的种群影响更大。 污染物对种群数量的影响，与不同生物种对污染物的敏感程度有关。,第三节 农业生态系统的群落 生物群落是指特定空间或特定生境中各种生物种群所构成的集合体。,一、群落的基本特征 （一）具有一定的种类组成群落 （二）具有一定的结构 （三）具有一定的动态特征 （四）不同物种之间存在巨大影响 （五）具有一定的分布范围 （六）形成一定的群落环境 （七）具有特定的群落边界特征,二 群落的分布 群

26、落的分布往往受环境梯度的制约，表现出明显的纬度地带性、经度地带性和垂直地带性 纬度地带性 （主要受温度梯度的影响）北半球欧亚大陆从南到北，随着纬度增加，热量减少，形成了以热 量为主的环境地带性分布，从南到北植被类型依次是：热带雨林季雨林常绿阔叶林落叶阔叶林针叶林草原荒漠(或苔原)。,热带雨林,季雨林,常绿阔叶林,落叶阔叶林,经度地带性 （主要受水分梯度的影响）如:我国从东到西因距海远近造成水分的差异。相应分布着 湿润森林-半干旱草原-干旱荒漠 等不同的植被类型。,湿润森林,半干旱草原,干旱荒漠,垂直地带性:因地形地势、热量 和水分等环境因子条 件会发生 变化，相应物种的分布也会受 到影响。 以

27、台湾玉山西北坡为例： 从山脚到山顶植被群落依 次是：热带雨林山地雨林 樟栎 常绿阔叶林常绿落叶阔叶混交 林针阔叶混交林落叶阔 叶林暖 温带针叶林亚高山针叶林山顶 矮林杜鹃灌丛。,雨量和温度与植物群落分布,三、群落的结构 （一） 群落的水平结构 群落的水平结构是指群落在水平方向上的配置状况。主要一个群落内部各小群落的分布格局。 陆地自然群落，在多数情况下群落内各物种常常形成斑块状镶嵌结构。每个斑块就是一个小群落。,某草地群落的水平结构,小群落,（二）群落的垂直结构 群落的垂直结构，主要指群落内部的层次结构。 1、自然生物群落的垂直结构。森林群落的分层比较复杂，典型的可分为5个层次：乔木层、矮树层

28、、灌木层、草本层、苔藓层。,2、农业生物群落的垂直结构 稻田从上到下：稻苞虫、稻纵卷叶螟-飞虱、叶蝉及螟虫-稻叶甲幼虫、双翅目幼虫等 我国农田作物群落的6种主要结构形式： （l）1-1型；（2）1-2型；（3）2-1型；（4）2-2型；（5）3-2型； （6）特殊形式的垂直结构。,鱼塘养鸭,玉米魔芋间作,（三） 群落的时间结构 主要群落的外貌和组成随 时间而变化的情况， 一般指群落的季相。 季相：是指随着气候季节 性交替，群落呈现不同的 外貌。,（四）群落交错区与边缘效应 群落交错区：又称生态交错区或生态过渡带，是两个或多个群落之间（或生态地带之间）的过渡区域。 森林与草原交界地带，海湾、沿河

29、两岸、河口三角洲等 利用：滩涂的利用、城郊农业、间作、基塘系统 等均被认为是群落交错区。,边缘效应：是指群落交错区物种种的数目及一些种的密度增大的趋势。 如我国大兴安岭森林边缘，具有呈狭带状分布的林缘草甸，每平方米的植物种数达30种以上，明显高于内侧的森林群落与外侧的草原群落。,四、群落的演替 （一） 自然群落演替 、 演替的概念和类型 生态系统内的生物群落随时间的推移，一些物种消失，另一些物种侵入，群落组成及其环境向一定方向产生有顺序的发展变化，称为群落的演替。 原初（生）演替：是指从未有过生物的裸地上开始的演替。 次生演替：是在原有生群落被破坏后的地段上进行的演替。 旱生演替:在裸露岩石表

30、面开始的原初演替. 水生演替:从湖底或河湾发生的原初演替.,2、演替的次序和阶段 演替系列：在特定区域内，群落演替各个阶段由一种类型转变成另一种类型的整个取代顺序。 先锋物种：在演替过程中，早期出现的物种 演替种：指演替中期出的物种，又称过渡种 顶极群落：演替发展到最后出现的稳定的成熟群落。 顶极种：在顶极群落中出现的物种。,典型的旱生演替序列依次是： （1）地衣植物阶段； （2）苔藓植物阶段； （3）草本植物阶段； （4）木本植物阶段； 0-1年 马唐（一种野草） 1-3 年 高草（草本植物） 3-10年 松侵入 10-30 年 松林 30-70年 硬木侵入 70+ 年 硬木林顶级群落,典型

31、的水生演替系列依次是： （1）自由漂浮植物阶段； （2）沉水植物阶段（如轮藻）； （3）浮叶根生植物阶段 （如睡莲）； （4）直立水生植物阶段 （如芦苇）； （5）湿生草本植物阶段 （禾本科植物）； （6）木本植物阶段。,自由漂浮植物,沉水植物,浮叶根生植物,直立水生植物,湿生草本植物,木本植物,（二） 自然群落演替的趋势 在演替过程中，生物群落的结构和功能发生着一系列的变化，表现在以下方面： 1、群落中生物种类随演替而变换。 r-对策型生物大多被K-对策型生物所替代；生物种类数目逐渐增多；食物链关系由简单变得复杂，形成食物网。 2、群落总生物量随演替而增多。 3、群落环境营养物质增多。 营养

32、物质N、P、K、Ca等的物质循环的封闭程度随演替而增大，使生态系统保持养分的能力增强。 4、群落的稳定性随演替而提高。,（三）利用群落演替原理建造农业群落 l、建立包括多年生木本植物的混交群落 2、模仿自然顶极的人工群落 3、利用和仿照自然演替过程建造农业生态系统,五、协同进化 协同进化是指在种间相互作用的影响下，不同种生物间相关性状在进化中得以形成和加强的过程。 协同进化包括种间竞争协同进化、捕食者-猎物的协同进化以及互利共生协同进化等。 例如，草本植物的生长点不在顶尖而是在基部，使得被啃食后的生长不会受严重影响；有蹄类具有强大的臼（jiu）齿，便于磨碎粗糙的食物，牛羊等反刍动物具有构造复杂

33、的胃。,第四节 农业生态系统中的生物多样性 一、生物多样性的概念 (一) 生物多样性的定义和层次类型 生物多样性是生物与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和。 1、遗传多样性。遗传多样性是指种内基因的变化，包括种内显著不同的种群间和同一种群内的遗传变异，亦称为基因多样性。包括生态型和农业上的品种。,2、物种多样性。 物种多样性是指物种水平的生物多样性。,原始森林,人工森林,3、生态系统多样性。 生态系统多样性是指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化以及生态系统内生境差异、生态过程变化的多样性。,单一的自然生态系统,多样的自然生态系统,单一的平原农业生态系统,多样的丘陵农业生

34、态系统,4、景观多样性。由不同类型景观要素（基质、斑块、廊道）或生态系统构成的空间结构、功能机制和时间动态方面的多样化和变异性。,（二） 生物多样性的价值 1、生物多样性的直接价值：食物、药材、工业原料（中国1.8万亿）。 2、生物多样性的间接价值：遗传资源、调节气候、稳定水文、保护土壤、储存元素、维持进化、降低污染（中国37.3万亿）,二、农业生态系统的生物多样性 （一）农业活动对生物多样性的影响 1、土地农业利用对生物的影响 2、农业耕作方式对生物多样性的影响 3、农田杂草防治措施对生物多样性的影响 4、杀虫剂及其使用对生物多样性的影响 5、放牧对草地生物多样性的影响 6、作物间套轮作对生

35、物多样性的影响 7、农业动植物品种改良对农业生态系统中遗传多样性的影响,（二）中国农业生物多样性的特殊性 1.栽培和养殖物种种类繁多 当前中国栽培作物种类共600多种，居世界首位; 饲养的畜禽品种和类群共596个; 我国内陆水域鱼类共存770种、虾蟹类281种，内陆、领海域共存鱼类1695种。 国家农作物种质库已收集保存粮食和经济作物种52种，蔬菜类作物种80种，果树类作物种30多种，总计遗传资源 238 785份。全国有家畜、家禽品种及类型590个，主要的淡水养殖鱼类24种。,2. 生物种类繁多 我国生物多样性约占世界总量的10以上，在全球居有显著重要地位。 3. 物种特有性 许多品质优异而

36、独特的地方特产种，其中全国品质优良水稻就有数十种，中国各地特产名茶有数十种。 4. 生境类型特有性 5.人为因素直接影响农业物种数量和生境分布,（三）威胁中国农业生物多样性的因素 1 . 土地集约化利用加重了农区生态系统单调化。 2.污染使生态系统改变。 3.普遍推广高产品种导致地方品种消失 4.土地过度开发利用和利用不合理。,矿产开采占用和破坏土地面积持续增长。据吉、苏、闽、豫、鄂、湘六省统计比较， 2000年因矿产开发占用的土地为 73.56 万公顷，比 1986 年增加了 1.96 倍；破坏土地面积 19.56 万公顷，约为占用土地面积的 26.6% ，比 1986 年增加了 4.71

37、倍,（1）土地过度开发,吉、苏、闽、豫、鄂、湘 六省矿产开发土地占用和破坏年代比较,吉、苏、闽、豫、鄂、湘 六省矿产开发土地占用和破坏年代比较,（2）生境片段化,单位面积斑块数由1988年的 240 上升为2000年的 343,5. 特定种的适宜条件变化（气候变暖、干旱等） 如气候变暖威胁两极生物的 生存；易蝗虫等害虫爆发，植物病害增加等。 6.外来物种侵入,广东省松突圆蚧入侵分布图,据广东省不完全统计，造成直接经济损失较大的主要外来物种约有 26 种 ，其中昆虫 23 种 ，动物 1 种 ，植物 3 种 。 2000 年全省外来物种入侵的面积约为 108.12 万 hm 2 ，造成的直接经济

38、损失约为 20.71 亿元 。,凤眼莲,【别名】水葫芦、凤眼蓝,水葫芦原产于南美，在原产地巴西由于受生物天敌的控制，仅以一种观赏性种群零散分布于水体，1844年在美国的博览会上曾被喻为“美化世界的淡紫色花冠”。自此以后，水葫芦被作为观赏植物引种栽培，现已在亚、非、欧、北美洲等数十个国家造成危害。 19世纪期间引入东南亚，1901年作为花卉引入中国，30年代作为畜禽饲料引入中国内地各省，并作为观赏和净化水质的植物推广种植，后逃逸为野生。 由于其无性繁殖速度极快，现已广泛分布于华北、华东、华中、华南和西南的19个省市，尤以云南（昆明）、江苏、浙江、福建、四川、湖南、湖北、河南等省的入侵严重. 由于

39、繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌（虽然有多种野生、家养动物以其茎叶为食，但取食量较小，与其庞大的生长量相比毫无影响），在我国南方江河湖泊中发展迅速，成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一。入侵最严重的地区，最早被报道的有滇池，其它还有太湖流域等。,水葫芦,薇甘菊:属菊科（compositae）、假泽兰属（Mikenia）多年生草本 乘风传播扩散其种子是薇甘菊广泛入侵的重要原因。,薇甘菊原产于中美洲，现已广泛传播到亚洲热带地区，如印度、马来西亚、泰国、印度尼西亚、尼泊尔、菲律宾，以及巴布亚新几内亚、所罗门、印度洋圣诞岛和太平洋上的一些岛屿包括斐济、西萨摩亚、澳大利亚北昆士兰地区，成为当今世界

40、热带、亚热带地区危害最严重的杂草之一。 大约在1919年薇甘菊作为杂草在中国香港出现，1984年在深圳发现，现在广泛分布在珠江三角洲地区。该种已列入世界上最有害的100种外来入侵物种之一。,薇甘菊,大米草原产于英国南海岸，是欧洲海岸米草和美洲米草的天然杂交种。,大米草是禾本科米草属几种植物的总称。福建最早从美国引种来防沙固堤，不料，大米草的繁殖能力极强，草籽随潮漂流，见土扎根，根系又极其发达，每年以五六倍的速度自然繁殖扩散。大米草疯长，不但侵占沿海滩涂植物的生长空间，致使大片红树林消亡，而且导致贝类、蟹类、藻类、鱼类等多种生物窒息死亡，并与海带、紫菜等争夺营养，水产品养殖受到毁灭性打击。仅宁德

41、地区，农民每年减收达数亿元之巨。另外，大米草还影响了海水的交换能力，导致水质下降并诱发赤潮；堵塞航道，影响各类船只出港。,疯长的大米草,紫茎泽兰:紫茎泽兰又名破坏草、解放草，属菊科多年生草本植物或亚灌木。原产美洲的墨西哥，因其茎和叶柄呈紫色，故名紫茎泽兰。 1935 年我国在云南南部首次发现，随河谷、公路、铁路自南向北传播。侵占农田、林地，与农作物和林木争水、肥、阳光和空间，能分泌化感物，排挤邻近多种植物；堵塞水渠，阻碍交通；全株有毒，更糟糕的是，紫茎泽兰的种子上面有很多细毛，牛吃了消化不了，会得严重的胃病，变得越来越不健康,危害畜牧业等。,紫茎泽兰,加拿大一枝黄花 原产北美，花黄色；1935

42、年作为观赏植物引进我国，上世纪八十年代扩散蔓延，成为河滩、路边荒地、铁路两侧、农田边、平原城镇住宅旁生长的恶性杂草。 加拿大一枝黄花是一种菊科多年生草本植物，又名“霸王花”，具有适应性强，繁殖迅速等特点。它既可通过发达的根茎，进行无性繁殖，实现近距离快速蔓延，也可通过风力和鸟类进行远距离种子传播。还能随土壤传播，带有花籽的泥土被运到哪里，它就能生长到哪里。,加拿大一枝黄花,水花生:别名 ：水花生、喜旱莲子草、空心苋。 来源 植物空心莲子草Alternanthera philoxeroides (Mart.) Griseb.的地上部分。 分布：生于池沼、水沟。原产巴西；北京、江苏、浙江、江西等地

43、引种，后逸为野生。 1892年在上海附近岛屿出现,50年代作猪饲料推广栽培,此后逸生导致草灾。,水花生,（四）中国生物多样性保护 1.保护生物种类的多样性 我国有陆生野生动物330多种，其中，国家一级保护陆生野生动物有大熊猫、金丝猴、长臂猿、丹顶鹤等共90多种；国家二级保护陆生野生动物有小熊猫、穿山甲、黑熊等共230多种。,金丝猴,长臂猿,藏羚羊,白暨豚,中华白海豚,中华鲟,丹顶鹤,我国有389种重点保护植物，其中一级8种，二级159中，三级222钟。 中国一级保护植物,桫椤（台、闽、粤、桂、滇、黔、川、藏,银杉（桂、湘、川、黔）,水杉（鄂、川、湘),秃杉（黔、滇、鄂）,野人参（东北）,望天树（云、桂）,珙桐（陕、鄂、湘、黔、川、滇）,金茶花（桂）,2. 维持生物种群的再生能力 （1）维持资源植物种群基数 （2）保持资源植物正常的增殖能力 保护好生存条件；人工创造繁殖环境；人工增殖（组织培养） (3)保护生物繁衍的生态环境。,3 生物多样 性保护的途径 (1) 制定保护法规，加强保护的宣传教育。 (2)建立、健全相关的管理机构 (3)建立自然保护区和动植物园(就地保护与迁地保护) （4）农家保护（尤其是遗传多样性） (5)研究与生物有关的科学技术。,