第7章生态系统课件.ppt

1、系统组分的整体性系统组分的整体性系统结构的有序性系统结构的有序性系统功能的整合特性系统功能的整合特性系统结构、功能的可控性系统结构、功能的可控性7.1.2 系统的基本性质系统的基本性质1.系统组分的整体性系统组分的整体性o 系统无论大小都具有一定边界系统无论大小都具有一定边界o 系统的水平分离特征：组分内尽量相同，系统的水平分离特征：组分内尽量相同，组分间尽量相异组分间尽量相异o 系统的垂直分离特征：子系统、子子系统系统的垂直分离特征：子系统、子子系统 系统的边界。系统边界是区分系统内外的标志。系统边界有自然形成的，也有人为确定的。系统的层次。在不同层次中组分间关系的强度不同。通常层次越低，组

2、分间的关系强度越大。2.系统结构的有序性系统结构的有序性（1）系统的各个组分之间都有一定的量比关）系统的各个组分之间都有一定的量比关系。系。（2）系统内各组分通过各种联系相互作用、）系统内各组分通过各种联系相互作用、相互牵制。相互牵制。（3）系统各组分、各层次分工合作，各居其）系统各组分、各层次分工合作，各居其位、各司其职，共同完成系统的整体功能。位、各司其职，共同完成系统的整体功能。系统组分的量比关系。构成系统的多个组分在数量上有一定的比例关系。例如：H2O、H2O2。系统组分的空间关系。构成系统的多个组分在空间上有一定的位置排列关系。例如：3.系统功能的整合特性系统功能的整合特性 系统的整

3、体功能不等于它各组分功能的系统的整体功能不等于它各组分功能的相加，而是一种集体效应，既有各组分的功相加，而是一种集体效应，既有各组分的功能，又有各组分之间交互作用产生的新功能，能，又有各组分之间交互作用产生的新功能，这种整体功能大于部分功能之和的特性称为这种整体功能大于部分功能之和的特性称为系统功能整合特性系统功能整合特性。例如：蛋白质的酶功能是其组分氨基酸所没有的；又如：磷钾肥对水稻产量影响。（见下表）处理（kg/hm2）5年平均产量（kg/hm2）产量指数 （%）NP2O5K2O140.3005280100.0140.36005948112.6140.30605490104.0140.36

4、0606653126.0表 磷钾肥对5个旱季水稻产量的影响 系统的整体功能是一种整体效应，不但反映各组分的独立功能，而且反映出各组分之间相互作用产生的新效应。这种新效应可能加强各组分原有的独立功能。系统的新效应也可能减弱各组分原有的独立功能。系统的新效应也可能是各组分原来没有的。组分功能与系统功能的关系通常被形象地表达为“1+1 2”。2.系统分析过程系统分析过程o 定性分析阶段定性分析阶段o 定量研究阶段定量研究阶段o 模型分析阶段模型分析阶段o 系统结构优化阶段系统结构优化阶段7.1.3 系统分析途径系统分析途径o 黑箱法：完全忽略系统内部结构，只通过黑箱法：完全忽略系统内部结构，只通过输

5、入和输出的信息来研究系统的转化特性输入和输出的信息来研究系统的转化特性和反应特征的系统研究途径。和反应特征的系统研究途径。o 白箱法：建立在对系统的组分构成及其相白箱法：建立在对系统的组分构成及其相互联系有透彻了解的基础上的系统研究方互联系有透彻了解的基础上的系统研究方法。法。o 灰箱法：黑箱与白箱结合。灰箱法：黑箱与白箱结合。7.1.4 生态系统的含义 生态系统是在一定时间、空间范围内，生态系统是在一定时间、空间范围内，生物与生存环境、生物与生物之间密切联系，生物与生存环境、生物与生物之间密切联系，相互作用，通过能量流动、物质循环、信息相互作用，通过能量流动、物质循环、信息传递构成的具有一定

6、结构的功能整体。传递构成的具有一定结构的功能整体。生态系统的特征生态系统的特征o生态学的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究生态学的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次的最高层次 o内部具有自我调节能力内部具有自我调节能力 o能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能能 o营养级的数目受限于生产者所固定的最大能值和能量营养级的数目受限于生产者所固定的最大能值和能量在流动中巨大损失，生态系统中营养级不会超过在流动中巨大损失，生态系统中营养级不会超过5-6个个 o动态系统动态系统目前有关生态系统的研究工作目前有关生态系统的研究工作o

7、自然生态系统的保护和利用自然生态系统的保护和利用 o生态系统调控机制的研究生态系统调控机制的研究 o生态系统退化的机制、恢复及其修复研究生态系统退化的机制、恢复及其修复研究 o全球性生态问题的研究全球性生态问题的研究 o生态系统可持续发展的研究生态系统可持续发展的研究7.2 生态系统的一般特征生态系统的一般特征7.2.1 生态系统的组成成分生态系统的组成成分7.2.2 生态系统的一般结构生态系统的一般结构7.2.3 生态系统的基本功能及过程生态系统的基本功能及过程7.2.4 生态系统的特点生态系统的特点7.2.1 生态系统的组成成分生态系统的组成成分o生产者生产者(producer)o 指能利

8、用无机物制造有机物的自养生物，指能利用无机物制造有机物的自养生物，主要是绿色植物，也包括一些蓝绿藻、光主要是绿色植物，也包括一些蓝绿藻、光和细菌及化能合成细菌。和细菌及化能合成细菌。o 生产者完成有机物的合成过程，是生物生产者完成有机物的合成过程，是生物圈圈o生命活动能量的源头。生命活动能量的源头。o 深海的生产者深海的生产者化能自养硫化细菌化能自养硫化细菌2.消费者消费者(consumer)是指直接或间接利用绿色植物有机物作为是指直接或间接利用绿色植物有机物作为食物源的异养生物。食物源的异养生物。主要是指动物（草食动物、肉食动物、腐主要是指动物（草食动物、肉食动物、腐生动物、杂食动物）和寄生

9、性生物。生动物、杂食动物）和寄生性生物。3.分解者分解者(decomposer)又称还原者，主要指细菌、真菌等微生物，也包又称还原者，主要指细菌、真菌等微生物，也包括某些营腐生生活的原生动物。括某些营腐生生活的原生动物。分解者的生态作用：分解者的生态作用：l 通过动、植物残体有机物质的分解，使营养物质通过动、植物残体有机物质的分解，使营养物质得到再循环，微生物种群得到恢复和繁衍。得到再循环，微生物种群得到恢复和繁衍。l 为碎屑食物链的各级生物提供了食物和物质基础。为碎屑食物链的各级生物提供了食物和物质基础。l 产生有调控作用的产生有调控作用的“环境激素环境激素”，对生态系统中，对生态系统中其他

10、生物的生长产生重大影响。其他生物的生长产生重大影响。l 改造地球表面的惰性物质。改造地球表面的惰性物质。4.无机环境无机环境o原料部分原料部分：光、氧、二氧化碳、水、无机盐：光、氧、二氧化碳、水、无机盐类以及非生命的有机物质等；类以及非生命的有机物质等；o代谢过程的媒介部分代谢过程的媒介部分：水、土壤、温度和风：水、土壤、温度和风等；等；o基层部分基层部分：岩石和土壤等。：岩石和土壤等。26 池塘生态系统示意图池塘生态系统示意图27 一个简单的陆地生态系统模式图一个简单的陆地生态系统模式图生态系统各成份的相互关系生态系统各成份的相互关系 无机物质无机物质 有机物质有机物质 气候因素气候因素线条

11、粗细表示作用强弱和物质能量流通的总量多寡线条粗细表示作用强弱和物质能量流通的总量多寡消费者消费者分解者分解者生产者生产者植物，植物，化能合成细菌化能合成细菌动物，包括动物，包括 大型消费者大型消费者 小型消费者小型消费者细菌细菌 真菌真菌日光能日光能7.2.2 生态系统的一般结构生态系统的一般结构 就营养方式来说，一个完整的生态系就营养方式来说，一个完整的生态系都由生产者、消费者、分解者和无机环境都由生产者、消费者、分解者和无机环境等等4个基本成分所组成，而且个基本成分所组成，而且4个基本成分个基本成分相互作用形成完整的体系。相互作用形成完整的体系。生态系统的结构是指生态系统组分在空间、时间上

12、的配置及组分间的能物流顺序关系。(一)物种结构(二)空间结构 1.水平结构 2.垂直结构（立体结构）(三)时间结构(四)营养结构7.2.3 生态系统的基本功能生态系统的基本功能 能量流动、物质循环和信息传递能量流动、物质循环和信息传递为生态为生态系统的三个基本功能。系统的三个基本功能。7.2.4 生态系统的特点生态系统的特点o 具有生命成分具有生命成分o 具有空间结构具有空间结构o 具有时间变化具有时间变化o 具有自动调控功能具有自动调控功能o 是开放系统是开放系统7.3 生态系统的类型生态系统的类型7.3.1 生态系统的类型生态系统的类型7.3.2 一般生态系统概述一般生态系统概述 1.生物

13、圈生态系统生物圈生态系统 2.水域生态系统水域生态系统 3.湿地生态系统湿地生态系统 4.陆地生态系统陆地生态系统 5.农业生态系统农业生态系统 6.城市生态系统城市生态系统 7.3.1 生态系统的类型划分生态系统的类型划分1.按环境性质划分按环境性质划分 水生生态系统陆地生态系统海洋生态系统淡水生态系统荒漠海岸带流水冻原浅海带极地上涌带高山珊瑚礁静水草原远洋带森林2.按人类对生态系统的影响程度分按人类对生态系统的影响程度分o 自然生态系统自然生态系统：凡是未受人类干扰和扶持，：凡是未受人类干扰和扶持，在一定空间和时间范围内，依靠生物和环境在一定空间和时间范围内，依靠生物和环境自身的自我调节能

14、力来维持相对稳定的生态自身的自我调节能力来维持相对稳定的生态系统。系统。o 人工生态系统人工生态系统：按人类的需求，由人类设：按人类的需求，由人类设计制造建立起来，并受人类活动强烈干预的计制造建立起来，并受人类活动强烈干预的生态系统。生态系统。o 半自然生态系统半自然生态系统：在自然生态系统的基础：在自然生态系统的基础上，通过人工堆生态系统进行调节管理，使上，通过人工堆生态系统进行调节管理，使其更好地为人类服务的生态系统。其更好地为人类服务的生态系统。3.按生物成分分o 草原生态系统草原生态系统o 森林生态系统森林生态系统 热带雨林热带雨林 亚热带常绿阔叶林亚热带常绿阔叶林 温带落叶林温带落叶

15、林 寒温带针叶林寒温带针叶林4.按生态系统的开放程度划分按生态系统的开放程度划分o 隔离系统隔离系统o 封闭系统封闭系统o 开放系统开放系统 7.3.2 一般生态系统概述一般生态系统概述o 1.生物圈生态系统生物圈生态系统 也叫生态圈，它由也叫生态圈，它由大气圈下层大气圈下层、水圈水圈、土壤土壤岩石圈岩石圈以及活动于其中的以及活动于其中的生物生物组成。是地球组成。是地球表面最大的生态系统表面最大的生态系统。2.海洋生态系统海洋生态系统o 海洋生态系统的生态效应海洋生态系统的生态效应（1）影响全球物质循环）影响全球物质循环（2）为人类提供丰富的产品）为人类提供丰富的产品（3）对人类环境产生重大影

16、响（调节大气水）对人类环境产生重大影响（调节大气水热运动、调节气候；调节大气热运动、调节气候；调节大气CO2、O2平平衡；净化环境）衡；净化环境）3.湿地生态系统湿地生态系统o 湿地是介于陆地和水生环境之间的过渡带，并兼湿地是介于陆地和水生环境之间的过渡带，并兼有两种系统的某些特征。有两种系统的某些特征。o 1971年湿地公约定义：年湿地公约定义：“湿地系指不论其为天湿地系指不论其为天然或人工、常久或暂时的沼泽地、泥炭地或水域地然或人工、常久或暂时的沼泽地、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动，或淡水、半咸水或咸水水带，带有或静止或流动，或淡水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超过体者，包括

17、低潮时水深不超过6m的水域。的水域。o 全世界共有湿地全世界共有湿地8.558106km2，占陆地总面，占陆地总面积的积的6.4%（不包括滨海湿地），（不包括滨海湿地），湿地与森林、海湿地与森林、海洋一起并列为全球三大生态系统类型洋一起并列为全球三大生态系统类型。我国湿地大。我国湿地大约有约有5.71107hm2。湿地生态系统的效应湿地生态系统的效应o 调节水循环，湿地还可以容纳地下水和地调节水循环，湿地还可以容纳地下水和地面水，具有排洪、蓄洪功能。面水，具有排洪、蓄洪功能。o 净化环境。湿地称为净化环境。湿地称为“自然之肾自然之肾”，在水，在水分和化学物质循环中作为自然和人类废弃源分和化学物

18、质循环中作为自然和人类废弃源的接受器的功能。的接受器的功能。o 调节气候。调节气候。o 具有强大的物质生产能力。具有强大的物质生产能力。o 提供动物栖息地。提供动物栖息地。中国湿地植物具有种类多、生物多样性丰富中国湿地植物具有种类多、生物多样性丰富的特点。据第一次全国湿地资源调查，我国湿地的特点。据第一次全国湿地资源调查，我国湿地高等植物约有高等植物约有225225科科815815属属2 2762 276种（包括种以下种（包括种以下分类单元），分别占全国高等植物科、属、种数分类单元），分别占全国高等植物科、属、种数的的63.7%63.7%、25.625.6和和7.77.7。我国有湿地兽类。我国

19、有湿地兽类7 7目目1212科科3131种；鸟类种；鸟类1212目目3232科科271271种；爬行类种；爬行类3 3目目1313科科122122种；两栖类种；两栖类3 3目目1111科科300300种。此外，鱼类、甲种。此外，鱼类、甲壳类、虾类、贝类等脊椎和无脊椎动物种类繁多，壳类、虾类、贝类等脊椎和无脊椎动物种类繁多，资源十分丰富。我国有湿地水鸟资源十分丰富。我国有湿地水鸟1212目目3232科科271271种，种，其中属国家重点保护的水鸟有其中属国家重点保护的水鸟有1010目目1818科科5656种，属种，属国家保护的有益或者有重要经济、科学研究价值国家保护的有益或者有重要经济、科学研究

20、价值的水鸟有的水鸟有1010目目2525科科195195种。在亚洲种。在亚洲5757种濒危鸟类种濒危鸟类中，中国湿地内就有中，中国湿地内就有3131种，占种，占54%54%；全世界鹤类；全世界鹤类有有1515种，中国有记录的就有种，中国有记录的就有9 9种，占种，占60%60%；全世界；全世界雁鸭类有雁鸭类有166166种，中国湿地就有种，中国湿地就有5050种，占种，占30%30%。(1)湖泊湿地湖泊湿地 o 陆地到开敞湖面的过渡带，在宏观上具有陆地到开敞湖面的过渡带，在宏观上具有陆地景观，并以湿生植物为标志。包括湖陆地景观，并以湿生植物为标志。包括湖滩地和河滩地。滩地和河滩地。o 最大的淡

21、水湖鄱阳湖区具有长江中下游最最大的淡水湖鄱阳湖区具有长江中下游最典型的湖泊湿地。典型的湖泊湿地。o 湖泊湿地是地球上淡水的主要贮存库。湖泊湿地是地球上淡水的主要贮存库。（2）沼泽沼泽o 基本特征：地表常年过湿或有薄层积水。基本特征：地表常年过湿或有薄层积水。草根层、腐殖质层具有较强的蓄水力和透水草根层、腐殖质层具有较强的蓄水力和透水能力。能力。o 蕴藏着较大的生物生产力。素有蕴藏着较大的生物生产力。素有“鱼米之鱼米之乡乡”的珠江三角洲、江汉平原、洞庭湖平原，的珠江三角洲、江汉平原、洞庭湖平原，太湖平原都是从沼泽上开发的。太湖平原都是从沼泽上开发的。（3）海滨湿地海滨湿地 主要有以海滨盐生沼泽湿

22、地为生境的主要有以海滨盐生沼泽湿地为生境的红树林生态系统和以热带和温带海域的浅红树林生态系统和以热带和温带海域的浅水海岸带为生境的海草生态系统。水海岸带为生境的海草生态系统。o红树林（红树林（Mangrove）,是一种稀有的木本胎是一种稀有的木本胎生植物。所谓的红树林是指由红树科的植物组生植物。所谓的红树林是指由红树科的植物组成，组成的物种包括草本、藤本红树。它生长成，组成的物种包括草本、藤本红树。它生长于陆地与海洋交界带的滩涂浅滩，是陆地向海于陆地与海洋交界带的滩涂浅滩，是陆地向海洋过度的特殊生态系。洋过度的特殊生态系。o红树林是至今世界上少数几个物种最多样化的红树林是至今世界上少数几个物种

23、最多样化的生态系之一，生物资源量非常丰富；红树林另生态系之一，生物资源量非常丰富；红树林另一重要生态效益是它的防风消浪、促淤保滩、一重要生态效益是它的防风消浪、促淤保滩、固岸护堤、净化海水和空气的功能。固岸护堤、净化海水和空气的功能。4.陆地生态系统陆地生态系统o 森林生态系统森林生态系统o 草原生态系统草原生态系统o 荒漠生态系统荒漠生态系统o 冻原生态系统冻原生态系统森林生态系统的效应：森林生态系统的效应：o 涵养水源，保持水土涵养水源，保持水土o 调节气候，增加降雨调节气候，增加降雨o 放风固沙，保护农田放风固沙，保护农田o 净化空气，防治污染净化空气，防治污染o 减低噪音，美化景观减低

24、噪音，美化景观o 提供燃料，增加肥源提供燃料，增加肥源草地生态系统草地生态系统o 干草原干草原o 草甸草原草甸草原o 稀树干草原稀树干草原三、荒漠、冻原生态系统三、荒漠、冻原生态系统 荒漠和冻原面积约荒漠和冻原面积约 5107km2，约占，约占陆地面积陆地面积30%。（一）荒漠（一）荒漠 主要分布在广阔的干旱、半干旱及部分主要分布在广阔的干旱、半干旱及部分湿润、半湿润地区上存在严重的荒漠化问题，湿润、半湿润地区上存在严重的荒漠化问题，危害着农田、牧场、交通及人民生活，造成危害着农田、牧场、交通及人民生活，造成土地生产力下降和环境退化。其中：中国土土地生产力下降和环境退化。其中：中国土地荒漠化是

25、人口总量超出脆弱环境的承受能地荒漠化是人口总量超出脆弱环境的承受能力所造成的。力所造成的。(二二)冻原生态系统冻原生态系统又称苔原生态系统又称苔原生态系统o分布在高纬度地带和高山树线以上。分布在高纬度地带和高山树线以上。o气候特点：气候严寒（最热月平均温度不超气候特点：气候严寒（最热月平均温度不超过过10），生长期短（不超过两个月），），生长期短（不超过两个月），离地面不远就是永冻层，夏季土壤仅解冻到离地面不远就是永冻层，夏季土壤仅解冻到1520cm深处。深处。o基本特点：森林绝迹，但在过渡地带，可有基本特点：森林绝迹，但在过渡地带，可有片断森林，称为森林冻原。片断森林，称为森林冻原。o初级生

26、产者初级生产者：以苔藓地衣为主，也分布有一：以苔藓地衣为主，也分布有一些草类和矮小的木本植物。些草类和矮小的木本植物。6.农业生态系统农业生态系统 人类有目的地利用农业生物与非生物环人类有目的地利用农业生物与非生物环境之间、生物种群之间的相互作用规律，通境之间、生物种群之间的相互作用规律，通过建立合理的生态系统结构和高效的生态机过建立合理的生态系统结构和高效的生态机能，进行物质循环、能量转化和信息传递，能，进行物质循环、能量转化和信息传递，并按人类理想要求进行物质生产的综合体系。并按人类理想要求进行物质生产的综合体系。7.4 生态系统服务与管理生态系统服务与管理7.4.1 生态系统服务生态系统

27、服务1.定义：是指人类直接或间接从生态系统得到定义：是指人类直接或间接从生态系统得到的利益，是对人类生存和生活质量有贡献的的利益，是对人类生存和生活质量有贡献的生态系统产品和服务。生态系统产品和服务。2.生态系统服务的内容o 生产（包括生态系统的产品及生物多样性生产（包括生态系统的产品及生物多样性的维持等）的维持等）o 基本功能（包括传粉、传播种子、生物防基本功能（包括传粉、传播种子、生物防治和土壤形成等）治和土壤形成等）o 环境效益（包括改良减缓干旱和洪涝灾害、环境效益（包括改良减缓干旱和洪涝灾害、调节气候、净化空气、废物处理等）调节气候、净化空气、废物处理等）o 娱乐价值（休闲、娱乐、文化、艺术和生娱乐价值（休闲、娱乐、文化、艺术和生态美学等）态美学等）目前提出了一种新的国民经济核算体目前提出了一种新的国民经济核算体系，即将生态系统服务价值以某种形式纳系，即将生态系统服务价值以某种形式纳入国民经济核算体系，被称为入国民经济核算体系，被称为“绿色国民绿色国民帐户帐户”或绿色或绿色GNP，并被称为衡量，并被称为衡量“可持可持续发展续发展”进程的一个综合指标。进程的一个综合指标。3.生态系统服务价值评价生态系统服务价值评价o 能值分析法能值分析法o 物质量评价法物质量评价法o 价值量评价法价值量评价法