1、广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-12022-6-22l第一节第一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念l第二节第二节 生态系统的组成与结构生态系统的组成与结构l第三节第三节 食物链和食物网食物链和食物网l第四节第四节 营养级与生态金字塔营养级与生态金字塔l第五节第五节 生态效率生态效率l第六节第六节 生态系统的反馈调节和生态平衡生态系统的反馈调节和生态平衡l参考文献参考文献l思考题思考题广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-22022-6-22l系统（系统（system）的定义）的定义:系统是指彼此间相互作用、相互依赖的事系统是指彼此间相互作用、相互依赖的事物，有规律联合的集合体，
2、是有序的整体物，有规律联合的集合体，是有序的整体l构成系统的构成系统的3个条件：个条件：系统由许多成分组成系统由许多成分组成各成分间不是孤立的，而是彼此互相联系、各成分间不是孤立的，而是彼此互相联系、互相作用的互相作用的系统具有独立的、特定功能。系统具有独立的、特定功能。广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-32022-6-22l生态系统（生态系统（ecosystem）的定义）的定义:由英国植物生态学家由英国植物生态学家A.G.Tansley(1935)提出提出指在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环指在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构
3、成的一个生态学功能和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位，这个生态学功能单位称生态系统。单位，这个生态学功能单位称生态系统。l生态系统的特点生态系统的特点:生态系统是生态学的一个主要结构和功能单位，属于经典生态系统是生态学的一个主要结构和功能单位，属于经典生态学研究的最高层次；生态学研究的最高层次；生态系统具有自我调节能力；生态系统具有自我调节能力；能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能；能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能；生态系统中营养级的数目受限于生产者所固定的最大能量生态系统中营养级的数目受限于生产者所固定的最大能量和这些能量在流动过程中的巨大损失
4、，因此，营养级的数和这些能量在流动过程中的巨大损失，因此，营养级的数目通常不超过目通常不超过56个；个；生态系统是一个动态系统，要经历一系列发育阶段。生态系统是一个动态系统，要经历一系列发育阶段。广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-42022-6-22l无机物无机物l有机化合物有机化合物l气候因素气候因素l生产者生产者 (producer)l消费者消费者 (consumer)l分解者分解者 (还原者还原者)(decomposer)六大组成成分（四大基本成分）六大组成成分（四大基本成分）l生产者生产者：自养生物，主：自养生物，主要是各种绿色植物，也包要是各种绿色植物，也包括蓝绿藻和一些能进行
5、光括蓝绿藻和一些能进行光合作用的细菌。合作用的细菌。l消费者消费者：异养生物，主：异养生物，主要指以其他生物为食的各要指以其他生物为食的各种动物，包括植食动物种动物，包括植食动物（一级）（一级） 、肉食动物、肉食动物（二四级）（二四级） 、杂食动、杂食动物和寄生动物等物和寄生动物等。l分解者分解者：异养生物，把：异养生物，把复杂的有机物分解成简单复杂的有机物分解成简单无机物，包括细菌、真菌、无机物，包括细菌、真菌、放线菌和动物等。放线菌和动物等。非生物成分非生物成分生物成分生物成分(生物群落生物群落)三大功能群三大功能群一、生态系统基本组成一、生态系统基本组成广东海洋大学课程课件 生态学基础9
6、-1-52022-6-22l初级生产初级生产l初级生产力初级生产力l次级生产次级生产l次级生产力次级生产力一般把自养生物的生产过程称为初级生产（或一般把自养生物的生产过程称为初级生产（或第一性生产），其提供的生产力称为初级生第一性生产），其提供的生产力称为初级生产力；而把异养生物的再生产过程称为次级产力；而把异养生物的再生产过程称为次级生产（或第二性生产），提供的生产力称为生产（或第二性生产），提供的生产力称为次级生产力。（次级生产力。（p.194）广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-62022-6-22二、生态系统的结构特征二、生态系统的结构特征 结构是生态系统内各要素相互联系、相互结构
7、是生态系统内各要素相互联系、相互作用的方式，是生态系统的基础属性。作用的方式，是生态系统的基础属性。生态系统的结构特征：生态系统的结构特征：3方面方面1）空间结构）空间结构 ； 2）时间结构）时间结构 ； 3）营养结构）营养结构 生态系统各要素之间最基本的联系是通过生态系统各要素之间最基本的联系是通过营养结构来实现的。营养结构来实现的。广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-72022-6-22（一）空间结构（一）空间结构空间结构分为：垂直结构和水平结构空间结构分为：垂直结构和水平结构1）垂直结构）垂直结构 生态系统在形成过程中由于环境的逐渐分化导生态系统在形成过程中由于环境的逐渐分化导致对环
8、境有不同需要的生物各自占有一定的空间，致对环境有不同需要的生物各自占有一定的空间，具有明显的分层现象，构成生态系统的垂直结构具有明显的分层现象，构成生态系统的垂直结构（如森林生态系统，水域生态系统）；（如森林生态系统，水域生态系统）；2）水平结构）水平结构 生态系统水平结构也是水平（分布）格局。生生态系统水平结构也是水平（分布）格局。生态系统中生物的种类、密度等在二维平面中的不均态系统中生物的种类、密度等在二维平面中的不均匀配置，群落表现为斑块状的分布格局，称为镶嵌匀配置，群落表现为斑块状的分布格局，称为镶嵌性。生态系统内环境因子不均匀性是形成镶嵌的主性。生态系统内环境因子不均匀性是形成镶嵌的
9、主要外因。要外因。广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-82022-6-22（二）时间结构（二）时间结构 生态系统的结构随时间变化而变化。一般有生态系统的结构随时间变化而变化。一般有三个时间度量，一是长时间度量，以生态系统进三个时间度量，一是长时间度量，以生态系统进化为主要内容；二是中等时间度量。以群落演替化为主要内容；二是中等时间度量。以群落演替为主要内容；三是昼夜、季节等短时间的变化。为主要内容；三是昼夜、季节等短时间的变化。短时间变化短时间变化反映动植物为适应环境因素的变反映动植物为适应环境因素的变化而引起的整个生态系统外貌上的变化，如季相、化而引起的整个生态系统外貌上的变化，如季相、
10、旱季和雨季。旱季和雨季。 不同年度之间生态系统外貌和结构也会有变不同年度之间生态系统外貌和结构也会有变化。这种变化可能是有规律的，也可能是无规律化。这种变化可能是有规律的，也可能是无规律可循的。可循的。广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-92022-6-22l营养结构营养结构食物链食物链(C.Elton,1942)食物网食物网食物链和食物网概念的意义（食物链和食物网概念的意义（p197）生态系统的营养结构及能流和物流间的关系生态系统的营养结构及能流和物流间的关系广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-102022-6-22螳螂捕蝉，黄雀在后螳螂捕蝉，黄雀在后螳螂捕螳螂捕蝉，黄蝉，黄雀在后！
11、雀在后！哈！哈！哈！哈！植物汁液植物汁液蝉蝉(初级消费者初级消费者)螳螂螳螂(二级消费者二级消费者)黄雀黄雀(三级消费者三级消费者)鹰鹰(四级消费者四级消费者)(顶极食肉动物顶极食肉动物)广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-112022-6-22l食物链食物链（food chain）和）和营养级营养级（trophic level）：）：食物链指生态系统中不同生物之间在营养关系中形成食物链指生态系统中不同生物之间在营养关系中形成的一环套一环似链条式的关系，即物质和能量从植物的一环套一环似链条式的关系，即物质和能量从植物开始，然后一级一级地转移到大型食肉动物。食物链开始，然后一级一级地转移到大
12、型食肉动物。食物链上的每一个环节称为上的每一个环节称为营养阶层营养阶层或或营养级营养级，指处于食物，指处于食物链某一环节上的所有生物种的总和链某一环节上的所有生物种的总和。l食物链的类型食物链的类型：根据食物链的起点不同，可将其分成：根据食物链的起点不同，可将其分成两大类两大类:牧食食物链牧食食物链（grazing food chain）：又称捕食食物）：又称捕食食物链，以活的动植物为起点的食物链，如绿色植物，草链，以活的动植物为起点的食物链，如绿色植物，草食动物、各级食肉动物。寄生食物链可以看作捕食食食动物、各级食肉动物。寄生食物链可以看作捕食食物链的一种特殊类型。物链的一种特殊类型。腐食食
13、物链腐食食物链（detrital food chain）：又称碎屑食物链，）：又称碎屑食物链，从死亡的有机体或腐屑开始。从死亡的有机体或腐屑开始。广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-122022-6-22两大类型的食物链间的关系两大类型的食物链间的关系植物植物食草动物食草动物阳光阳光碎屑消费者碎屑消费者牧食食牧食食物链物链碎屑食碎屑食物链物链广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-132022-6-22l食物网食物网 (food web)：生态系：生态系统中的食物链统中的食物链很少是单条、很少是单条、孤立出现的，孤立出现的，它往往是交叉它往往是交叉链索，形成复链索，形成复杂的网络结构，杂的
14、网络结构，此即食物网。此即食物网。顶级二级食肉食草三级食肉广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-142022-6-22l食物链是生态系统营养结构的形象体现。通过食物链是生态系统营养结构的形象体现。通过食物链和食物网把生物与非生物、生产者与消食物链和食物网把生物与非生物、生产者与消费者、消费者与消费者连成一个整体，反映了费者、消费者与消费者连成一个整体，反映了生态系统中各生物有机体之间的营养位置和相生态系统中各生物有机体之间的营养位置和相互关系；各生物成分间通过食物网发生直接和互关系；各生物成分间通过食物网发生直接和间接的联系，保持着生态系统结构和功能的稳间接的联系，保持着生态系统结构和功能的
15、稳定性。定性。l生态系统中能量流动和物质循环正是沿着食物生态系统中能量流动和物质循环正是沿着食物链和食物网进行的。链和食物网进行的。l食物链和食物网还揭示了环境中有毒污染物转食物链和食物网还揭示了环境中有毒污染物转移、积累的原理和规律。移、积累的原理和规律。广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-152022-6-22生产者生产者(绿色植物绿色植物)消费者消费者(动物动物)还原者还原者(细菌、真菌细菌、真菌)放牧系统放牧系统净初级净初级生产生产分解系统分解系统死有机物死有机物太太阳阳辐辐射射能能呼吸散失呼吸散失呼吸散失呼吸散失生态系生态系统的营统的营养结构养结构(能量能量流动流动)能流物流环境
16、环境(土壤、空气、水土壤、空气、水)生态系生态系统的营统的营养结构养结构(物质物质循环循环)广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-162022-6-22l食物链和食物网是物种和物种间的营养关系食物链和食物网是物种和物种间的营养关系这种关系错综复杂，为便于进行定量的能流这种关系错综复杂，为便于进行定量的能流和物种循环研究，生态学家提出了营养级的和物种循环研究，生态学家提出了营养级的概念。概念。l营养级：指处于食物链某一环节上的所有物营养级：指处于食物链某一环节上的所有物种。例如，植物生产者的绿色植物和所有自种。例如，植物生产者的绿色植物和所有自养生物都位于食物链的起点，共同组成第一养生物都位于
17、食物链的起点，共同组成第一营养级。营养级。广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-172022-6-22l生态锥体（生态锥体（p.203）a. 生物量金字塔c. 能量金字塔214d. 数量金字塔b. 生物量金字塔（倒型）分解者浮游生物草食者一级肉食者二级肉食者细菌一级肉食者草食者浮游生物净生产量总生产量广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-182022-6-22l生态效率：是指各种能流参数中任何一个生态效率：是指各种能流参数中任何一个参数在营养级之间或营养级内部的比值。参数在营养级之间或营养级内部的比值。一、常用的几个能量参数一、常用的几个能量参数（一）摄取量（一）摄取量摄取量（摄取量（I）
18、表示一个生物摄取的能量（植物，）表示一个生物摄取的能量（植物，日光能；动物，吃进的食物）日光能；动物，吃进的食物）（二）同化量（二）同化量同化量（同化量（A）表示在动物消化道内被吸收的能）表示在动物消化道内被吸收的能量量广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-192022-6-22（三）呼吸量（三）呼吸量呼吸量（呼吸量（R）指生物在新陈代谢和各种活动中）指生物在新陈代谢和各种活动中所消耗的能量所消耗的能量（四）生产量（四）生产量生产量（生产量（P）指生物呼吸消耗后所净剩的同化）指生物呼吸消耗后所净剩的同化能量值能量值广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-202022-6-22（一）同化效率（
19、一）同化效率同化效率被植物固定的能量同化效率被植物固定的能量/吸收的日光能吸收的日光能 被动物吸收的能量被动物吸收的能量/动物的摄食量动物的摄食量 即即 Ae=An/In（二）生长效率二）生长效率组织生长效率组织生长效率 即即TGe= 生态生长效率生态生长效率 即即TGe= n营养级的净生产量营养级的净生产量n营养级的同化能量营养级的同化能量NPnAnn营养级的净生产量营养级的净生产量n营养级的摄入量营养级的摄入量NPnIn广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-212022-6-22（一）消费效率（或利用效率）（一）消费效率（或利用效率）消费效率消费效率 即即Ce= 生态生长效率生态生长效率
20、 即即Ue= n1营养级的摄入量营养级的摄入量n+1营养级的同化量营养级的同化量NPnIn+1n营养级的净生产量营养级的净生产量NPnAn+1n营养级的净生产量营养级的净生产量广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-222022-6-22（二）林德曼效率（二）林德曼效率林德曼效率林德曼效率 或者或者 林德曼测定了这个比值，大约为林德曼测定了这个比值，大约为1/10，被认为是重要德，被认为是重要德生态学定律。生态学定律。n1营养级摄取的食物营养级摄取的食物n+1营养级的同化量营养级的同化量In+1n营养级的同化量营养级的同化量An+1In+1InPnAnAnInIn+1Pn n营养级摄取的食物营
21、养级摄取的食物广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-232022-6-22l生态系统的稳定性（生态系统的稳定性（stability）(生态平衡生态平衡):生态系统通生态系统通过发育和调节达到一种稳定的状态，表现为结构上、功过发育和调节达到一种稳定的状态，表现为结构上、功能上、能量输入和输出上的稳定，当受到外来干扰时，能上、能量输入和输出上的稳定，当受到外来干扰时，平衡将受到破坏，但只要这种干扰没有超过一定限度，平衡将受到破坏，但只要这种干扰没有超过一定限度，生态系统仍能通过自我调节恢复原来状态。生态系统仍能通过自我调节恢复原来状态。 生态系统稳定性包括了两个方面的含义生态系统稳定性包括了两个
22、方面的含义 :一方面是一方面是系统保持现行状态的能力系统保持现行状态的能力 ,即抗干扰的能力（抵抗力即抗干扰的能力（抵抗力resistance）;另一方面是系统受扰动后回归该状态的倾另一方面是系统受扰动后回归该状态的倾向向 ,即受扰后的恢复能力（恢复力即受扰后的恢复能力（恢复力resilience）。）。l生态系统稳定性机制：生态系统稳定性机制：生态系统具有自我调节的能力，生态系统具有自我调节的能力，维持自身的稳定性，自然生态系统可以看成是一个控制维持自身的稳定性，自然生态系统可以看成是一个控制论系统，因此，负反馈（论系统，因此，负反馈（negative feedback）调节在）调节在维持生
23、态系统的稳定性方面具有重要的作用。维持生态系统的稳定性方面具有重要的作用。l封闭系统和开放系统的概念封闭系统和开放系统的概念广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-242022-6-22狼狼狼狼兔兔兔兔植物植物植物植物狼狼饿饿死死狼狼吃吃饱饱吃了吃了较多较多兔子兔子吃了吃了较少较少兔子兔子兔兔吃吃饱饱兔兔饿饿死死吃了吃了较少较少的草的草吃了吃了大量大量的草的草污染污染 鱼死亡鱼死亡污染污染 鱼死亡鱼死亡 鱼死亡鱼死亡 污染污染 广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-252022-6-22l生态系统服务生态系统服务(ecosystem service)：由自然系统的生境、由自然系统的生境、物种
24、、生物学状态、性质和生态过程所生产的物质及其所物种、生物学状态、性质和生态过程所生产的物质及其所维持的良好生活环境对人类的服务性能称生态系统服务维持的良好生活环境对人类的服务性能称生态系统服务。l生态系统服务的主要内涵：生态系统服务的主要内涵：生物生产生物生产生物多样性的维护生物多样性的维护传粉、传播种子传粉、传播种子生物防治生物防治环境净化环境净化土壤形成及其改良土壤形成及其改良减缓干旱和洪涝灾害减缓干旱和洪涝灾害调节气候调节气候休闲、娱乐休闲、娱乐文化、艺术素养生态美的感受文化、艺术素养生态美的感受广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-262022-6-22l刘增文，李雅素。生态系统稳定
25、性研究的历史与现状。刘增文，李雅素。生态系统稳定性研究的历史与现状。生态学杂志，生态学杂志，1997，16（2）：）：5861。l孙刚孙刚 ,盛连喜盛连喜 ,周道玮周道玮 ,生态系统服务及其保护策略生态系统服务及其保护策略 ,应应用生态学报用生态学报 ,1999，10（3）。）。l欧阳志云，王如松，赵景柱。生态系统服务功能及其欧阳志云，王如松，赵景柱。生态系统服务功能及其生态经济价值评价。应用生态学报，生态经济价值评价。应用生态学报，1999，10（5）：）：635640。l辛琨，肖笃宁。生态系统服务功能研究简述。中国人辛琨，肖笃宁。生态系统服务功能研究简述。中国人口口资源与环境，资源与环境，
26、 2000，10（3）：）：2022。l蔡晓明。生态系统生态学。北京：科学出版社，蔡晓明。生态系统生态学。北京：科学出版社，2000，3955。广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-272022-6-221.生态系统（生态系统（ecosystem）2.食物链（食物链（food chain）3.食物网（食物网（food web）4.碎屑食物链（碎屑食物链（detrital food chain）5.捕食食物链（捕食食物链（grazing food chain）6.营养级（营养级（ trophic level ）7.寄生食物链（寄生食物链（parasitic chain）8.营养物种（营养物种（
27、tropic species）*9.生态危机生态危机10.生态赤字生态赤字广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-282022-6-221.从负反馈机制入手，谈谈生态系统的自我调节功能。从负反馈机制入手，谈谈生态系统的自我调节功能。2.试就生态系统中反馈机制的形成和意义谈谈你的看法。试就生态系统中反馈机制的形成和意义谈谈你的看法。3.举例说明什么是食物链，有哪些类型？各类型有何异同？举例说明什么是食物链，有哪些类型？各类型有何异同？4.生态系统具有自我调节能力，其结构越复杂，物种数目越生态系统具有自我调节能力，其结构越复杂，物种数目越多，自我调节的能力就越强。多，自我调节的能力就越强。5.简述
28、生态系统的基本结构和功能。简述生态系统的基本结构和功能。6.什么生态系统的服务功能，包括哪些内容？什么生态系统的服务功能，包括哪些内容？7.为什么说一个复杂的食物网是使生态系统保持稳定的重要为什么说一个复杂的食物网是使生态系统保持稳定的重要条件？条件？8.简述食物链和食物网理论的意义。简述食物链和食物网理论的意义。9.简述生态系统的三大功能群。简述生态系统的三大功能群。10.谈谈你对生态平衡的看法？谈谈你对生态平衡的看法？ 广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-292022-6-22l根据生态系统的有关原理，说明为什么西部大开发环根据生态系统的有关原理，说明为什么西部大开发环境保要先行境保要
29、先行.广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-302022-6-22l课堂讨论题课堂讨论题l1 生态系统的概念生态系统的概念l2 生态系统的组成成分生态系统的组成成分l3 生态系统的结构生态系统的结构 l4 生态系统的功能生态系统的功能l5 生态系统的稳定性生态系统的稳定性l6 生态系统的服务功能生态系统的服务功能l参考文献参考文献l思考题思考题广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-312022-6-22l空间结构空间结构l时间结构时间结构l营养结构营养结构食物链食物链(C.Elton,1927)食物网食物网食物链和食物网概念的意义食物链和食物网概念的意义生态系统的营养结构及能流和物流间的关
30、系生态系统的营养结构及能流和物流间的关系广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-322022-6-22l能量流动：生产者能量流动：生产者 消费者消费者 分解者，单向分解者，单向 (在第在第十章详述十章详述)l物质循环：生物物质循环：生物 环境，双向环境，双向(在第十一章详述在第十一章详述)l信息传递：包括营养信息、化学信息、物理信息和行为信息传递：包括营养信息、化学信息、物理信息和行为信息等，构成信息网。信息等，构成信息网。广东海洋大学课程课件 生态学基础9-1-332022-6-22生态系统的信息传递l生态系统的信息特征生态系统的信息特征l生态系统信息流动的过程和环节生态系统信息流动的过程和环节l信息化的生态系统信息化的生态系统l生态系统的信息处理系统生态系统的信息处理系统
