第四章 自然资源的生态过程.ppt

重点要求重点要求 生态系统的基本结构和功能生态系统的基本结构和功能 生物生产量和生态过程中的物质能量转化效率生物生产量和生态过程中的物质能量转化效率 第四章第四章 自然资源的生态过程自然资源的生态过程第一节第一节 系统生态学基本原理系统生态学基本原理一、生态系统的概念与基本特征一、生态系统的概念与基本特征二、生态系统的主要类型二、生态系统的主要类型三、生态系统的组成与结构三、生态系统的组成与结构四、生态系统的演替四、生态系统的演替生态系统生态系统(ecosystem)一词是英国植物生态学家一词是英国植物生态学家A.G.Tansley于于1936年首先提出来的。年首先提出来的。生态系统(ecosystemecosystem)：在一定空间中共同栖居着的所有生物(生物群落)与其环境之间由于不断进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体在自然界只要在在自然界只要在一定空间内存在生物和非生物两种成分一定空间内存在生物和非生物两种成分，并能并能互相作用达到某种功能上的稳定性互相作用达到某种功能上的稳定性，这个整体就可以视为，这个整体就可以视为一个生态系统。因此在我们居住的这个地球上有许多大大小小一个生态系统。因此在我们居住的这个地球上有许多大大小小的生态系统，大至生物圈的生态系统，大至生物圈(biosphere)或生态圈或生态圈(ecosphere)，海洋，陆地，小至森林，草原、湖泊和小池塘。海洋，陆地，小至森林，草原、湖泊和小池塘。一、生态系统的概念一、生态系统的概念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的特征生态系统的特征生态学的一个主要结构和功能单位，属于生态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学研究的最高层次 内部具有自我调节能力内部具有自我调节能力 能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能三大功能 营养级的数目受限于生产者所固定的最大能值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，生态系统中营养级和能量在流动中巨大损失，生态系统中营养级不会超过不会超过5-6个个 动态系统动态系统二、生态系统的主要类型二、生态系统的主要类型1.1.从物理学角度划分从物理学角度划分 隔离系统隔离系统 封闭系统封闭系统 开放系统开放系统2.2.根据人类干预程度划分根据人类干预程度划分 自然生态系统自然生态系统 人工生态系统人工生态系统 半自然（人工）生态系统半自然（人工）生态系统 3.根据环境特点划分 海洋生态系统：咸水生态系统 陆地生态系统：森林生态系统 草原生态系统 农田生态系统 荒漠生态系统 淡水生态系统森林生态系统森林生态系统草原生态系统草原生态系统海洋生态系统海洋生态系统城市生态系统城市生态系统海岛生态系统海岛生态系统农田生态系统农田生态系统荒漠生态系统荒漠生态系统湿地生态系统湿地生态系统淡水生态系统淡水生态系统生生物物圈圈三、三、生态系统的组成与结构生态系统的组成与结构1、非生物成分、非生物成分 无机物质无机物质 有机物质有机物质 气候因素气候因素(及其他物理条件）及其他物理条件）2、生物成分、生物成分 生产者生产者(producer)：绿色植物：绿色植物消费者消费者(consumer)：动物：动物 分分解解者者(decomposer)：微微生生物物、原原生生动动物物和和土土壤壤小小型动物型动物3.1生态系统的组成生态系统的组成二、生产者 生产者（producers）指能利用简单的无机物质制造食物的自养生物（autotrophs），主要包括所有绿色植物、蓝绿藻和少数化能合成细菌等自养生物。菟丝子菟丝子猪笼草猪笼草3.1生态系统的组成生态系统的组成三、消费者 所谓消费者（consumers）是针对生产者而言，即它们不能从无机物质制造有机物质，而是直接或间接地依赖于生产者所制造的有机物质，因此属于异养生物（heterotrophs）。分类：分类：食草动物：食草动物：直接以植物体为营养的动物（一级消费者）食肉动物：食肉动物：以食草动物为食者（二级消费者）大型食肉动物或顶极食肉动物：大型食肉动物或顶极食肉动物：以食肉动物为食者。（三级消费者）3.1生态系统的组成生态系统的组成四、分解者分分解解者者（decomposers），异养生物，指利用动植物残体及其它有机物分解为生产者能重新利用的简单化合物，并释放出能量的生物。主要有真菌、细菌、放线菌等微生物。也包括小型动物如屎壳郎、蚯蚓，甚至大型动物如秃鹫等。3.1生态系统的组成生态系统的组成四、分解者这这些些是是蚯蚯蚓蚓排排出出的的粪粪便便蚯蚓、粪金龟等也是分解者蚯蚓、粪金龟等也是分解者3.1生态系统的组成生态系统的组成思考：是不是只有绿色植物是生产者？思考：是不是只有绿色植物是生产者？生产者属于自养生物，因此包括：生产者属于自养生物，因此包括：进行光合作用的绿色植物；进行光合作用的绿色植物；进行化能合成作用的细菌进行化能合成作用的细菌，如硝化细菌、，如硝化细菌、硫细菌和铁细菌等；硫细菌和铁细菌等；光合细菌等也是生产者。光合细菌等也是生产者。思考：是不是所有的细菌是分解者？思考：是不是所有的细菌是分解者？分解者：分解者：生产者：生产者：消费者：消费者：营营腐生生活的细菌腐生生活的细菌进行光合作用或化能合成作用的细菌进行光合作用或化能合成作用的细菌营营寄生生活的细菌寄生生活的细菌思考思考:动物是否就是消费者动物是否就是消费者?不一定是，动物绝大多数是消费者，有少部分是分解者，如不一定是，动物绝大多数是消费者，有少部分是分解者，如屎克螂、蚯蚓。屎克螂、蚯蚓。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 真菌真菌光光能能形态结构形态结构 是指生物成分在空间、时间上的配置是指生物成分在空间、时间上的配置与变化，即垂直、水平和时间格局。与变化，即垂直、水平和时间格局。营养结构营养结构食物链与食物网食物链与食物网 3.2生态系统的结构生态系统的结构3.2生态系统的结构生态系统的结构-食物链和食物网食物链和食物网2 2 2 2、营养级、营养级、营养级、营养级青青草草 植植食食昆昆虫虫 青青蛙蛙 蛇蛇一一级级 二二级级 三三级级 四四级级1 1 1 1、食物链、食物链、食物链、食物链 生物之间由于食物生物之间由于食物生物之间由于食物生物之间由于食物关系而形成的一种联系关系而形成的一种联系关系而形成的一种联系关系而形成的一种联系 食物链上的每一个食物链上的每一个食物链上的每一个食物链上的每一个环节环节环节环节陆地生态系统陆地生态系统简单食物链简单食物链北北极极岛岛屿屿简简单单的的食食物物链链南极海洋浮游生物食物链南极海洋浮游生物食物链食物网食物网温带草原生态系统的食物网简图 许多食物链相互交错连结的复杂营养关系1食物网中共有多少条食物链？2最长的食物链是哪一条？4哪些动物占有两个以上营养级？3第三营养级的动物有哪些？营养级营养级陆地生态系统：陆地生态系统：母质母质土壤土壤无脊椎动物无脊椎动物草草本植物本植物食草性昆虫和哺育动食草性昆虫和哺育动物或陆地鸟类及其它物或陆地鸟类及其它微生物微生物水生生态系统：水生生态系统：母质母质沉积物沉积物水中底栖无水中底栖无脊椎动物脊椎动物水中鱼类水中鱼类浮游植浮游植物物浮游动物浮游动物微生物微生物陆地生态系统与水生生态系统营养结构的比较陆地生态系统与水生生态系统营养结构的比较四、生态系统的演替四、生态系统的演替1883，8，27印度尼西亚喀拉喀托印度尼西亚喀拉喀托火山爆发火山爆发对群落的对群落的“动态发展观动态发展观”群落是一个群落是一个动态的开放的动态的开放的生命系统。生命系统。由于由于气候变迁、洪水、火烧、山崩、地壳运动、动气候变迁、洪水、火烧、山崩、地壳运动、动物物的活动和的活动和植物繁殖体的迁移散布植物繁殖体的迁移散布，以及因，以及因群落本群落本身的活动身的活动改变了内部环境等自然原因，或者由于改变了内部环境等自然原因，或者由于人人类活动类活动的结果，使的结果，使群落结构受到干扰或破坏，一些群落结构受到干扰或破坏，一些生物的种群消失了，就会有其他一些生物的种群来生物的种群消失了，就会有其他一些生物的种群来占据它们的空间，再过一段时间，就会有另一些生占据它们的空间，再过一段时间，就会有另一些生物的种群兴起，达到一个物的种群兴起，达到一个相对稳定相对稳定的阶段。的阶段。随着时间的推移，一个群落被另一随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程，就叫做个群落代替的过程，就叫做演替演替。群落的演替类型群落的演替类型1 1、光裸的岩地上首先定、光裸的岩地上首先定居的生物为什么不是苔藓居的生物为什么不是苔藓和草本植物，而地衣？和草本植物，而地衣？2 2、地衣阶段为苔藓的生、地衣阶段为苔藓的生长提供了怎样的基础？为长提供了怎样的基础？为什么苔藓能够取代地衣？什么苔藓能够取代地衣？3 3、在森林阶段，群落中、在森林阶段，群落中还能找到地衣、苔藓、草还能找到地衣、苔藓、草本植物和灌木吗？本植物和灌木吗？裸岩上的演替裸岩上的演替群落的演替类型群落的演替类型弃耕农田上的演替，与裸岩弃耕农田上的演替，与裸岩上演替过程的完全相同吗？上演替过程的完全相同吗？一年生杂草一年生杂草 多年生杂草多年生杂草小灌木小灌木灌木林灌木林乔木乔木所有弃耕的农田都能演所有弃耕的农田都能演替能树林吗替能树林吗?群落的演替类型群落的演替类型 1 1、初生演替、初生演替（primary successionprimary succession）在一个从来没在一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被、但被彻有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方发生的演替底消灭了的地方发生的演替。如：。如：沙丘、火山岩、冰川沙丘、火山岩、冰川泥泥上进行的演替。上进行的演替。2 2、次生演替、次生演替（secondarysuccessionsecondarysuccession）原有的植被虽原有的植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他的繁殖体（如能发芽的地下茎）的地方物的种子或其他的繁殖体（如能发芽的地下茎）的地方发生的演替。发生的演替。如如火灾过后的草原、过量砍伐的森林、弃火灾过后的草原、过量砍伐的森林、弃耕耕的农田上进行的演替。的农田上进行的演替。人类活动对群落演替的影响人类活动对群落演替的影响1 1、解释小路周围杂草的分布与人类活动的关系、解释小路周围杂草的分布与人类活动的关系？2 2、如小路废弃后，会出现、如小路废弃后，会出现“远芳侵古道，晴翠远芳侵古道，晴翠接荒城接荒城”的景象吗？的景象吗？人类活动对群落演替的影响人类活动对群落演替的影响过度放牧、导过度放牧、导致草原退化致草原退化过度砍伐、导过度砍伐、导致森林破坏致森林破坏污水排放，破坏污水排放，破坏水域生物群落水域生物群落人类活动对群落演替的影响人类活动对群落演替的影响人类可以人类可以砍伐森林、填湖造地、捕杀动物，砍伐森林、填湖造地、捕杀动物，也可以封山育林、治理沙漠、管理草原，也可以封山育林、治理沙漠、管理草原，甚至可甚至可以以建立人工群落建立人工群落。人类活动往往会使群落人类活动往往会使群落演替按演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。照不同于自然演替的速度和方向进行。长期以来，我国农业发展史，实际上是一部长期以来，我国农业发展史，实际上是一部边际土地开垦史边际土地开垦史。2020世纪世纪5050年代以来，先后在黑龙江三江平原、新疆和华南地区有年代以来，先后在黑龙江三江平原、新疆和华南地区有计划地组织大规模垦荒，在其他江河、荒原、沼泽和丘陵地区也计划地组织大规模垦荒，在其他江河、荒原、沼泽和丘陵地区也开展了规模不等的垦殖活动。开展了规模不等的垦殖活动。1952195219901990年，全国累计开垦荒地年，全国累计开垦荒地3.58103.58107 7 hm hm2 2，其中，其中80%80%是是19701970年以前开垦的。年以前开垦的。大量开垦直接导致农牧渔业生产能力和环境质量下降。开垦大量开垦直接导致农牧渔业生产能力和环境质量下降。开垦的结果是：水土流失，江河蓄洪能力下降，以及土地严重退化。的结果是：水土流失，江河蓄洪能力下降，以及土地严重退化。这些问题已引起各方面广泛关注。这些问题已引起各方面广泛关注。我国已实施大规模我国已实施大规模退耕还林、退田还湖、退牧还草退耕还林、退田还湖、退牧还草等重要政等重要政策，并从策，并从20032003年年1 1月起开始实施月起开始实施退耕还林条例退耕还林条例。为什么大面积围湖造田是洪灾频繁发为什么大面积围湖造田是洪灾频繁发生的原因之一？生的原因之一？一一个个湖湖泊泊经经历历了了一一系系列列的的演演替替阶阶段段后后，可可演演变变为一个森林。在演替过程中首先出现的是（为一个森林。在演替过程中首先出现的是（）A A沼泽沼泽 B B湿地湿地 C C草原草原 D D森林森林A A水生演替系列水生演替系列水生演替系列水生演替系列自由漂浮植物阶段自由漂浮植物阶段（浮游生物残体、湖岸雨水带来的泥沙，湖底抬高浮游生物残体、湖岸雨水带来的泥沙，湖底抬高）沉水植物群落阶段沉水植物群落阶段（轮藻属首先在湖底裸地上生长，加快有机物的积累轮藻属首先在湖底裸地上生长，加快有机物的积累）浮叶根生植物群落阶段浮叶根生植物群落阶段（湖底变浅，出现浮叶根生植物，如莲。湖底变浅，出现浮叶根生植物，如莲。）挺水植物群落阶段挺水植物群落阶段（水体继续变浅，出现挺水植物，如芦苇。）水体继续变浅，出现挺水植物，如芦苇。）湿生草本植物阶段湿生草本植物阶段（湖底露出地面，挺水植物被草本植物替代）湖底露出地面，挺水植物被草本植物替代）木本植物阶段木本植物阶段（水分继续蒸发，出现木本植物）水分继续蒸发，出现木本植物）哪一项演替属于初生演替（哪一项演替属于初生演替（）A A从湖底开始的水生演替从湖底开始的水生演替 B B草原的放牧演替草原的放牧演替C C农田弃耕后的恢复演替农田弃耕后的恢复演替 D D砍伐森林的恢复演替砍伐森林的恢复演替A A系列哪项不是群落演替的趋势（系列哪项不是群落演替的趋势（）A.A.生物种类越来越多生物种类越来越多B.B.种间关系越来越复杂种间关系越来越复杂C.C.有些物种可能灭绝有些物种可能灭绝D.D.生物种类越来越少生物种类越来越少D D下下列列4 4种种群群落落类类型型中中，哪哪些些是是以以一一年年生生植植物物占占 优势的群落类型（优势的群落类型（）A A极地苔原极地苔原 B B温带草原温带草原C C热带雨林热带雨林 D D常绿阔叶林常绿阔叶林B B生态系统的组成与结构生态系统的组成与结构无机物无机物有机化合物有机化合物气候因素气候因素生产者生产者(producer)消费者消费者(consumer)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：自养生物，主生产者：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：异养生物，主消费者：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：异养生物，把分解者：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生态系统结构与功能生态系统结构与功能水、矿物质、空气、阳光水、矿物质、空气、阳光光光合合作作用用有机物有机物氧气氧气无机环境：无机环境：成成分分生生态态系系统统生物群落生物群落金鱼藻金鱼藻金鱼金鱼腐生微生物腐生微生物分解作用分解作用（生产者）（生产者）（消费者）（消费者）（分解者）（分解者）营养结构：营养结构：功能功能渠道渠道单向、逐级递减单向、逐级递减物质循环物质循环能量流动能量流动特点：特点：特点：特点：循环性、全球性循环性、全球性食物链、食物网食物链、食物网营养结构越复杂，生态系统越稳定营养结构越复杂，生态系统越稳定