《生态系统生态学》PPT课件.ppt

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1、2020/11/10 Basic Ecology 1 生态系统系统生态学 第一节 生态系统概论 一、生态系统 ecosystem的基本概念 生态系统是生物群落与其环境之间由于不断 地进行物质循环、能量流动过程而形成的统 一体，它是一个生物与环境之间相互作用而 形成的动态完整体系。 生态系统的特性： 具有自我调节能力；物质循环、能量流动、 信息传递是生态系统的三大功能；营养级数 目不会超过 5 6个；是一个动态的系统 2020/11/10 Basic Ecology 2 二 、 生态系统的组成与结构及三大功能类群 1. 非生物环境：无机物质；有机化合物；气候因素 3. 生产者 4. 消费者 5.

2、 分解者 对于一些自然生态系统而言 ， 可以没有消费者 ， 但生产者和分解者都 是不可缺少的 。 2020/11/10 Basic Ecology 3 2020/11/10 Basic Ecology 4 三 、 食物链和食物网 （ 一 ） 食物链和食物网的概念 食物链：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 。 生物扩大作用 食物网：食物链彼此交错连结 ， 形成一个网状结构 。 食物网越复杂 ， 生态系统抵抗外力干扰的能力就越强 。 2020/11/10 Basic Ecology 5 2020/11/10 Basi

3、c Ecology 6 （ 二 ） 食物链的类型 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 后者与前者是寄生性关系 哺乳动物或鸟类 -跳蚤 -原生动物 -细菌 -病毒 2020/11/10 Basic Ec

4、ology 7 四、营养级和生态金字塔 营养级：处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。 2020/11/10 Basic Ecology 8 2020/11/10 Basic Ecology 9 2020/11/10 Basic Ecology 10 生态系统中能流是单向的，通过各个营养级的能量 是逐渐减少的 ： 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 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 2020/11/10

5、Basic Ecology 11 生态金字塔：各营养级之间的数量关系由低到 高呈金字塔形 ， 这些数量单位可采用生物量 、 能量和个体数量 。 2020/11/10 Basic Ecology 12 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，而数量金字塔和生物 量金字塔有时有倒置的情况。 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 2020/11/10 Basic Ecology 13 五 、 生态效率 ecological efficiencies 是指各种能流参数中的任何一个参数在营养级 之间或营养级内部的比值关系 。 能量参

6、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 2020/11/10 Basic Ecology 14 同化效率： 肉食动物的同化效率 高于植食动物 生产效率： 哺乳动物呼吸消耗的 能量最多 ， 大约占同 化量的 97-99%， 只 有 1%-3%用于净生产 量 2020/11/10 Basic Ecology 15 消费效率： 一般在 20-35%范围内

7、 ， 每一营养级净生产的 65%- 75%进入碎屑食物链 Lindman效率： n+1营养级所获得的能量占 n营养级 所获得的能量之比： Le=In+1/In 林得曼定律 （ 十分之一定律 ） ：能量沿营养级的移动 时 ， 逐级变小 ， 后一营养级只能是前一营养级能量的 十分之一左右 。 生长效率 :变温动物 恒温动物 ; 无脊椎动物 脊椎动物 内温：大型动物 小型动物 ; 幼年动物 老年动物 同化效率 :食肉动物 食草动物 ; 能量转换效率 :变温 恒温 2020/11/10 Basic Ecology 16 六、生态系统的负反馈调节和生态平衡 反馈调节：当生态系统某一成分发生变化，它必然引

8、起其他成分出现一系列相应变化， 这些变化又反过来影响最初发生变化的那种成分 负反馈：系统中某一成分的变化所引起的其他一系列变化，结果是抑制和减弱最初发 生变化的那种成分的变化，使生态系统达到或保持平衡或稳态 正反馈：系统中某一成分的变化所引起的其他一系列变化，反过来加速最初发生变化 的成分所发生的变化，使生态系统远离平衡状态或稳态。如湖泊污染，导致鱼的数量 因死亡而减少，由于鱼体腐烂，加重湖泊污染并引起更多鱼类的死亡。 2020/11/10 Basic Ecology 17 2020/11/10 Basic Ecology 18 生态平衡：是指生态系统通过发育和调节所 达到的一种稳定状况，它包

9、括结构上的稳定、 功能上的稳定和能量输入、输出上的稳定， 是一种动态平衡。 生态系统的自我调节功能是有一定限度的。 生态危机：由于人类盲目活动而导致局部地 区甚至整个生物圈结构和功能的失衡，从而 威胁人类的生存 2020/11/10 Basic Ecology 19 第二节 生态系统的初级生产 一 、 初级生产量和生物量的基本概念 初级生产量 (primary production)：绿色植物通过 光合作用合成有机物质的数量。 净初级生产量 (net primary production)：初级生 产过程植物固定的能量一部分被植物自己的呼吸消 耗掉，剩下的可用于植物的生长和生殖，这部分生 产量

10、成为净初级生产量 (NP)。 总初级生产量 (gross primary production) :初级生 产过程植物固定的能量的总量。 GP=NP+R 2020/11/10 Basic Ecology 20 不同生态系统类型的初级生产力不同 陆地比水域的初级生产力总量大 陆地上初级生产力有随纬度增加逐渐降低 海洋中初级生产力由河口湾向大陆架和大洋 区逐渐降低 生态系统的初级生产力随群落的演替而变化 水体和陆地生态系统的生产力有垂直变化 初级生产力随季节变化 陆地：湿地 热带雨林 温带 荒漠 海洋 2020/11/10 Basic Ecology 21 不同生态系统类型的初级生产力不同 202

11、0/11/10 Basic Ecology 22 陆地比水域的初级生产力总量大 2020/11/10 Basic Ecology 23 2020/11/10 Basic Ecology 24 生物量 (biomass)：在某一特定时刻调查时，生态系统单 位面积内所积存的生活有机质，是净生产量的累积量。 生产量与生物量区别：生产量含有速率的概念，是指单位 时间单位面积上的有机物质生产量，而生物量是指在某一 特定时刻调查时单位面积上积存的有机物质。 2020/11/10 Basic Ecology 25 二、演替不同阶段的生产与消耗 1. GP: 大 稳定； 2. B: 大 稳定； 3. R: 大

12、 GP； 4. NP: 大 小 0； 5. B/GP: 大 稳定； 6. NP/GP: 大 小 0 2020/11/10 Basic Ecology 26 三、初级生产量的生产效率 生产效率 =被固定的光能 /入射光能 很难超过 3，全球平均大概是 0.2%-0.5% 四、初级生产量的限制因素 日光、水、二氧化碳、营养物质、温度、氧气 2020/11/10 Basic Ecology 27 五、初级生产量的测定方法 1.收割法 陆生定期收获植被，烘干至恒重 以每年每平方米的干物质重量表示 以其生物量的产出测定，有时需测地下的部分 2.氧气测定法（黑白瓶法） 1927年 T.Garder, H.

13、H.Gran用于测定海洋生态系统生产量 原理：光合作用、呼吸作用引起水中含氧量的变化 方法：从一定深度取自养生物的水样，分装在体积为 125- 300ml的白瓶 (透光 )、黑瓶 (不透光 )和对照瓶中，对照瓶测定 初始的溶氧量 IB，黑白瓶放置在取水样的深度，间隔一定时 间取出，用化学滴定测定黑白瓶的的含氧量 DB、 LB 公式：呼吸量 R=IB-DB，净生产量 NP=LB-IB，总生产量 GP=LB-DB 2020/11/10 Basic Ecology 28 3.二氧化碳同化法 4.放射性同位素测定法 5.叶绿素测定法 植物定期取样 丙酮提取叶绿素 分光光度计测定叶绿素浓度 每单位叶绿素

14、的光合作用是一定的，通过测 定叶绿素的含量计算取样面积的初级生产量 2020/11/10 Basic Ecology 29 第三节 生态系统中的次级生产 一、次级生产量的生产过程 次级生产量 (secondary production)：指消费者和还原者的 生产，即消费者和还原者利用净初级生产量进行同化作用的 过程，次级生产形成的有机物质的量为次级生产量。 P=C-FU-R 2020/11/10 Basic Ecology 30 二、次级生产量的测定 P=C-FU-R 三、次级生产的生态效率 1、消费效率： 食草动物对植物净生产量的利用 植物种群增长率高，世代短，更新快，被利用的百分比高 草本

15、植物维管束少，能提供较多的净初级生产量 浮游动物利用的净初级生产量比例最高 脊椎动物捕食者 50 100%，无脊椎动物捕食者 25% 2、同化效率 草食、碎食动物同化效率低，肉食动物高 2020/11/10 Basic Ecology 31 3、生产效率 肉食动物的净生长率低于草食 动物 无脊椎动物有高的生产效率 不同动物类群有不同的生长效 率，个体最小的内温动物生产 效率最低 食物链越长，消耗于营养级的 能量就越多 四、陆地和海洋中的次级生产 量 初级生产量：陆地 海洋 次级生产量：海洋 陆地 2020/11/10 Basic Ecology 32 2020/11/10 Basic Ecol

16、ogy 33 第四节 生态系统中的分解 一、分解过程的性质 生态系统的分解（ decomposition）：死有机物质的逐 步降解过程，还原为无机物，释放能量。 分解的复杂性 还表现在它是碎裂、异化和淋溶三个过程的综合 。 分解过程的特点和速率，决定于待分解资源的质量、分 解者生物的种类和分解时的理化环境。 二、分解者生物 细菌和真菌、动物 三、资源质量 物理性质：表面特性和机械结构 化学性质：随其化学组成而不同 单糖分解快，一年失重 99%半纤维 纤维素 木质素 最适 C： N比大约是 2530:1 2020/11/10 Basic Ecology 34 2020/11/10 Basic E

17、cology 35 四、理化环境对分解的影响 分解指数： K=I/X 2020/11/10 Basic Ecology 36 第五节 生态系统中的能量流动 2020/11/10 Basic Ecology 37 食物链层次上的能流分析 2020/11/10 Basic Ecology 38 生态系统层次的能流分析 2020/11/10 Basic Ecology 39 生态系统能流的一般性模型 2020/11/10 Basic Ecology 40 2020/11/10 Basic Ecology 41 第六节 生态系统中的物质循环 一、物质循环特点 库：物质在循环过程中发生不同程度的滞留而形

18、成 库，贮存一定数量元素的生态系统组分，包括贮存 库和流通库。 生态系统中各组分都是物质循环的库 植物库、动物库、土壤库、水体库等 流通率：单位时间、单位面积 /体积的物质转移量 周转率：流通率 /库中营养物质总量 周转时间：库中营养物质总量 /流通率 2020/11/10 Basic Ecology 42 2020/11/10 Basic Ecology 43 二、生物地化循环 (biogeochemical)的类型 生物地球化学循环：生态系统从大气、水体和 土壤等环境中获得营养物质，通过绿色植物吸 收，进入生态系统，被其他生物重复利用，最 后再归还于环境中的过程。这一过程包括生物 与非生物

19、二者的参与 , 同时也包含一些地质与地 理作用在內 , 因此称为生物地球化学循环 三大类型：水循环、气体型循环和沉积型循环， 气体型循环大气和海洋是主要贮存库，有气体 形式参与；沉积型循环的物质，没有气体形态； 都受太阳能驱动，依托于水循环。 2020/11/10 Basic Ecology 44 2020/11/10 Basic Ecology 45 2020/11/10 Basic Ecology 46 2020/11/10 Basic Ecology 47 2020/11/10 Basic Ecology 48 第七节 地球上生态系统的主要类型及其分布 2020/11/10 Basic Ecology 49 2020/11/10 Basic Ecology 50 2020/11/10 Basic Ecology 51 本课程全部结束， 谢谢各位的支持与 配合，希望大家取 得好成绩！