农业生态系统.ppt
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1、农业生态系统农业生态系统第二章第二章 农农业业生生态态系系统统(agroecosystem)是是人人类类为为满满足足社社会会需需求求,在在一一定定边边界界内内通通过过干干预预,利利用用生生物物与与生生物物、生生物物与与环环境境之之间间的的能能量量和和物物质质联联系系建建立立起起来来的的功功能能整整体体。农农业生态系统是一种人工驯化的生态系统。业生态系统是一种人工驯化的生态系统。系系统统(system)生生态态系系统统(ecosystem)农业生态系统农业生态系统。一、系统一、系统1.系统的概念系统的概念系统系统(system)由相互作用和相互由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的、依赖的
2、若干组成部分结合而成的、具有特定功能的有机整体具有特定功能的有机整体。系统论:奥地利,系统论:奥地利,L.V.Bertalanffy,20世纪世纪30年代年代信息论;信息论;Informationtheory,美国,美国,C.V.Shanon控制论:控制论:Cybernetics,美国,美国,NibertWiener,1948路德维希路德维希冯冯贝塔朗菲(贝塔朗菲(LudwigVonBertalanffy,1901-1972)。他从他从生物学领域出发,涉猎医学、生物学领域出发,涉猎医学、心理学心理学、行为科学行为科学、历史学、哲学等诸多学科,、历史学、哲学等诸多学科,以其渊博的知识、浓厚的人文
3、科学修以其渊博的知识、浓厚的人文科学修养,创立了具有深远意义的养,创立了具有深远意义的一般系统一般系统论论,使他的名字永久地与,使他的名字永久地与系统理论系统理论联联系在一起系在一起。自然界的一切都在一个统一的、自然界的一切都在一个统一的、运动的系统之中,一切伟大的进运动的系统之中,一切伟大的进步都必须以系统论作为出发点和步都必须以系统论作为出发点和归宿。归宿。LudwigVonBertalanffy(1901-1972)grew up in Austria and subsequently worked in Vienna,London,Canada and the USA.Today,Be
4、rtalanffy is considered to be a founder and one of the principal authors of the interdisciplinary school of thought known as general systems theory.According to Weckowicz(1989),he occupies an important position in the intellectual history of the twentieth century.His contributions went beyond biolog
5、y,and extended into cybernetics,education,history,philosophy,psychiatry,psychology and sociology.Some of his admirers even believe that this theory will one day provide a conceptual framework for all these disciplines.Spending most of his life in semi-obscurity,Ludwig von Bertalanffy may well be the
6、 least known intellectual titan of the twentieth century.(1)有两个以上的组分有机结合而成)有两个以上的组分有机结合而成(2)各组分之间有一定联系,系统具有边界)各组分之间有一定联系,系统具有边界(3)各组分以整体形式完成特定功能)各组分以整体形式完成特定功能2.系统组成的基本条件系统组成的基本条件(1)系统结构的有序性。)系统结构的有序性。即即各各组组分分是是有有机机结结合合而而成成。系系统统具具有有边边界界、系统的层次系统的层次(2)系统的整体性。)系统的整体性。(3)系统功能的整合性。)系统功能的整合性。系统具有其组分或子系统所没
7、有的功能系统具有其组分或子系统所没有的功能3.系统的基本特征系统的基本特征4.系统的结构决定系统的功能系统的结构决定系统的功能 凡凡系系统统必必有有结结构构,结结构构决决定定功功能能,要要改改变变系系统统的的功功能能必必须须改改变变结结构。这是系统论的基本观点。构。这是系统论的基本观点。系系统统的的结结构构:是是指指系系统统内内各各组组分分之之间的数量比例关系及其相互联系。间的数量比例关系及其相互联系。管理体制和运行机制管理体制和运行机制 结构?结构?二、生态系统二、生态系统1.生态系统的定义生态系统的定义 生生物物与与生生物物之之间间以以及及生生物物与与其其生生存存环环境境之之间间密密切切联
8、联系系、相相互互作作用用,通通过过物物质质交交换换、能能量量转转化化和和信信息息传传递递,成成为为占占据据一一定定空空间间具具有有一一定定结结构构、执执行行一一定定功功能能的的动动态态平平衡衡整整体体,称称为为生生态态系系统统。简简言言之之,在在一一定定空空间间内内的的全全部部生生物物与与非非生生物物环环境境相相互互作作用用形形成成的的具具有有一一定功能的统一体称为生态系统。定功能的统一体称为生态系统。(1)环境组分)环境组分辐射。短波辐射、长波辐射(热辐辐射。短波辐射、长波辐射(热辐射)、宇宙辐射、核辐射。射)、宇宙辐射、核辐射。无机物质无机物质有机物质有机物质土体、水、空气土体、水、空气2
9、.生态系统的基本组分生态系统的基本组分(2)生物组分)生物组分生产者(生产者(producers):):是指自养生物,是指自养生物,主要指绿色植物,也包括一些化能合成主要指绿色植物,也包括一些化能合成细菌。细菌。消费者(消费者(consumers):):是指除了微生是指除了微生物以外的异养生物,主要指依赖初级生物以外的异养生物,主要指依赖初级生产者为生的各种生物。产者为生的各种生物。分解者(分解者(decomposers):):主要是指以动主要是指以动物残体为生的异养微生物。物残体为生的异养微生物。消费者消费者生产者生产者分解者分解者生物群落生物群落能量流能量流化化学学流流气气候候物理环境物理
10、环境生态系统生态系统生态系统区别于一般系统的特点生态系统区别于一般系统的特点生生态态系系统统也也是是系系统统,因因此此具具有有系系统统的的共共性性。生态系统还具有区别于一般系统的个性:生态系统还具有区别于一般系统的个性:(1)在在组组成成成成分分方方面面,不不仅仅包包括括各各种种无无生生命命的的物物理理、化化学学成成分分还还包包括括有有生生命命的的生生物物成成分分,生物群落是生态系统的核心。生物群落是生态系统的核心。(2)在在空空间间结结构构方方面面,生生态态系系统统大大多多与与一一定定的地理组成相联系,具有明显的地域特征。的地理组成相联系,具有明显的地域特征。(3)在在时时间间变变化化方方面
11、面,生生态态系系统统中中的的生生物物组组分分具具有有生生长长、发发育育繁繁殖殖和和衰衰亡亡的的时时间间特特征征,使使生生态态系系统统具有从简单到复杂,从低级到高级的演变发展规律。具有从简单到复杂,从低级到高级的演变发展规律。(4)在在内内部部功功能能方方面面,生生态态系系统统主主要要靠靠三三大大类类群群生生物物(生生产产者者、大大型型消消费费者者和和小小型型消消费费者者)协协调调的的能能量量转转化化和和物物质质循循环环过过程程完完成成。这这种种联联结结使使系系统统内内生物之间、生物与环境之间处于一种动态平衡关系。生物之间、生物与环境之间处于一种动态平衡关系。(5)在外部关系方面,)在外部关系方
12、面,生态系统具有开放性生态系统具有开放性,通通过不断地从外界输入物质和能量,经过转化变为各过不断地从外界输入物质和能量,经过转化变为各种输出,从而维系着系统的有序状态。种输出,从而维系着系统的有序状态。3.生态系统的结构生态系统的结构定义定义物种结构物种结构speciesstructure时空结构时空结构space-timestructure营养结构营养结构trophicstructure4.生态系统的功能生态系统的功能三大功能三大功能能量流动:能量流动:energyflow物质循环物质循环:nutrientcycle信息传递信息传递:informationtransfer5.主要的生态系统类
13、型主要的生态系统类型地球上全部生物极其生活区域称为生物圈地球上全部生物极其生活区域称为生物圈biosphere一一般般指指大大气气圈圈到到水水圈圈约约20km的的厚厚度度范范围围。有有各各种种各各样样的生态系统。的生态系统。(1)以环境为依据来划分)以环境为依据来划分陆地生态系统陆地生态系统terestrialecosystem又又可可分分为为森森林林生生态态系系统统forestecosystem、草草原原生生态态系系统统steppeecosystem、农农田田生生态态系系统统fieldecosystem等以植被特征分类的各类型生态系统。等以植被特征分类的各类型生态系统。淡水生态系统淡水生态系
14、统freshwaterecosystem又可又可分为水体较稳定的湖泊生态系统、水库和分为水体较稳定的湖泊生态系统、水库和鱼塘生态系统,以及水体常处于流动之中鱼塘生态系统,以及水体常处于流动之中的溪流、江河生态系统。的溪流、江河生态系统。海洋生态系统海洋生态系统marineecosystem又可分又可分为海岸生态系统为海岸生态系统coastalecosystem、河口河口生态系统、浅海(大陆架)生态系统生态系统、浅海(大陆架)生态系统shallowseaecosystem和深海生态系统和深海生态系统oceanecosystem。(2)根据人类干扰程度为依据划分)根据人类干扰程度为依据划分自然生态
15、系统自然生态系统naturalecosystem人工驯化的生态系统人工驯化的生态系统semi-naturalecosystem人工生态系统人工生态系统artificialecosystem三、农业生态系统三、农业生态系统1.农业生态系统的定义农业生态系统的定义农业生态系统(农业生态系统(agroecosystem)是指在是指在人类的积极参与下,利用农业生物种群人类的积极参与下,利用农业生物种群和非生物环境之间以及农业生物种群之和非生物环境之间以及农业生物种群之间的相互关系,通过合理的生态结构和间的相互关系,通过合理的生态结构和高效的生态机能,进行能量转化和物质高效的生态机能,进行能量转化和物质
16、循环,并按人类的理想要求进行物质生循环,并按人类的理想要求进行物质生产的综合体。产的综合体。2.农业生态系统的基本组分农业生态系统的基本组分(1)农业生态系统的生物组分)农业生态系统的生物组分农农业业生生态态系系统统的的生生物物组组分分可可以以按按功功能能区区分分为为以以绿绿色色植植物物为为主主的的生生产产者者,以以动动物物为为主主的的大大型型消消费费者者和和以以微微生生物物为为主主的的小小型型消消费费者者,然然而而占占主主要要地地位位的的生生物物是是经经过过人人工工驯驯化化的的农农业业生生物物如如农农作作物物、家家畜畜、家家禽禽、家家鱼鱼、家家蚕蚕等等,以以及及与与这这些些农农用用生生物物关
17、关系系密密切切的的生生物物类类群群,如如作作物物病病虫虫、家家畜畜寄寄生生虫虫、豆豆科科植植物物的的根根瘤瘤菌菌等等。农农业业生生态态系系统统还还增增加加了了一一个个重重要要的的大大型型消消费费者者人人。其他生物种类和数量一般少于同区域的自然生态系统。其他生物种类和数量一般少于同区域的自然生态系统。(2)农业生态系统的环境组分)农业生态系统的环境组分 农农业业生生态态系系统统除除了了具具有有从从自自然然生生态态系系统统继继承承下下来来的的自自然然环环境境组组分分之之外外,还还有有人人工工环环境境组组分分。无无论论是是水水体体、土土体体、气气体体甚甚至至辐辐射射,在在农农业业生生态态系系统统中中
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