生态学第五章幻灯片.ppt

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1、生态学课件第五章2023/1/112023/1/11第1页，共34页，编辑于2022年，星期日生态系统在空间边界上是模糊的：人为划定的、主观的边界生态系统在空间边界上是模糊的：人为划定的、主观的边界.第2页，共34页，编辑于2022年，星期日2.2.生态系统的划分生态系统的划分空间环境划分：空间环境划分：1.1.淡水生态系统淡水生态系统;2.2.海洋生态系统海洋生态系统;3.3.陆地生态系统陆地生态系统.人类影响人类影响:1.:1.自然生态系统自然生态系统;2.2.人工生态系统人工生态系统.自然生态系统自然生态系统:大至生物圈、海洋、陆地；小至森林、草原、湖泊和暂时性的小池塘大至生物圈、海洋、

2、陆地；小至森林、草原、湖泊和暂时性的小池塘.人为生态系统：农田、果园、宇宙飞船和用于验证生态学原理的各种封闭的微宇宙人为生态系统：农田、果园、宇宙飞船和用于验证生态学原理的各种封闭的微宇宙.第3页，共34页，编辑于2022年，星期日3.3.生态系统的基本特征生态系统的基本特征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；生态系统具有自调节、自组织、自我更新的能力；生态系统具有自调节、自组织、自我更新的能力；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

3、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和这些能量在流动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，因此，营养级的数目通常不超过过程中的巨大损失，因此，营养级的数目通常不超过5 56 6个；个；动态功能：要经历一系列发育阶段。动态功能：要经历一系列发育阶段。具有一定的区域特征。具有一定的区域特征。第4页，共34页，编辑于2022年，星期日第5页，共34页，编辑于2022年，星期日第6页，共34页，编辑于2022年，星期日4.4.当前研究的热点当前研究的热点.（1）自然生态系统的保护与利用；）自然生态系统的保护与利用；（2）生态系统的调控

4、机制：）生态系统的调控机制：（半）人工生态系统；（半）人工生态系统；（3）生态系统的退化、恢复及其修复的研究；）生态系统的退化、恢复及其修复的研究；（4）全球的生态问题：）全球的生态问题：O3层破坏、温室效应、酸雨；层破坏、温室效应、酸雨；（5）生态系统的可持续发展研究）生态系统的可持续发展研究.第7页，共34页，编辑于2022年，星期日第8页，共34页，编辑于2022年，星期日二二.生态系统的组成成分生态系统的组成成分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)(producer)消费者消费者 (consumer)(consumer)分解者分解者(还原者

5、还原者)(decomposer)(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，主要：自养生物，主要是各种绿色植物，也包括是各种绿色植物，也包括蓝绿藻和一些能进行光合蓝绿藻和一些能进行光合作用的细菌。作用的细菌。l消费者消费者：异养生物，主要：异养生物，主要指以其他生物为食的各种指以其他生物为食的各种动物，包括植食动物（一动物，包括植食动物（一级）级）、肉食动物（二四、肉食动物（二四级）级）、杂食动物和寄生动、杂食动物和寄生动物等。物等。l分解者分解者：异养生物，把复杂：异养生物，把复杂的有机物分解成简单无机物，的有机物分解成简单无机物

6、，包括细菌、真菌、放线菌和动包括细菌、真菌、放线菌和动物等。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第9页，共34页，编辑于2022年，星期日三三.生态系统的结构生态系统的结构1.1.组成成分及其营养关系；组成成分及其营养关系；食物链食物链(C.Elton,1942)(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.第10页，共34页，编辑于2022年，星期日食物链食物链食物链食物链（food chainfood chain）：食物链指生态系统中不同生物之间在营养）：食物链指生态系统中不同生物之间在营养关系中形成

7、的一环套一环似链条式的关系，即物质和能量从植物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开始，然后一级一级地转移到大型食肉动物。开始，然后一级一级地转移到大型食肉动物。EltonElton（19421942）最早提出这个概念：由于受能量传递效率的）最早提出这个概念：由于受能量传递效率的限制，食物链的长度不可能太长，一般食物链都是由限制，食物链的长度不可能太长，一般食物链都是由4-54-5个环节个环节构成：构成：最简单的食物链构成：最简单的食物链构成：3 3个环节个环节.第11页，共34页，编辑于2022年，星期日“螳螂捕蝉，黄雀在后螳螂捕蝉，黄雀在后”.螳螂捕蝉，螳螂捕蝉，黄雀在

8、后！黄雀在后！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)第12页，共34页，编辑于2022年，星期日第13页，共34页，编辑于2022年，星期日食物链的类型食物链的类型根据食物链的起点不同，可将其分成两大类根据食物链的起点不同，可将其分成两大类:牧食食物链牧食食物链（grazing food chaingrazing 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，链，以活的动植物为起点的食物链，如绿色植物，草

9、食动物、各级食肉动物。寄生食物链可以看作捕草食动物、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。食食物链的一种特殊类型。腐食食物链腐食食物链（detrital food chaindetrital food chain）：又称碎屑食物）：又称碎屑食物链，从死亡的有机体或腐屑开始。链，从死亡的有机体或腐屑开始。第14页，共34页，编辑于2022年，星期日食物网食物网食食物物网网 (food(food web)web)：在在生生态态系系统统中中的的生生物物成成分分之之间间通通过过能能量量传传递递关关系系存存在在着着一一种种错错综综复复杂杂的的普普遍遍联联系系，象象是是一一个个无无形形

10、的的网网把把所所有有生生物物都都包包括括在在内内，使使它它们们彼彼此此之之间间都都有有着着某某种种直直接接或或间间接接的的关关系，即食物网。系，即食物网。作用：食物网的复杂性是生态系统保持稳定的重要条件。作用：食物网的复杂性是生态系统保持稳定的重要条件。第15页，共34页，编辑于2022年，星期日食物网和群落的稳定性食物网和群落的稳定性一个复杂的食物网是形成稳定群落的重要因素食物网越复杂，群落就越不容易受外力干扰，一个复杂的食物网是形成稳定群落的重要因素食物网越复杂，群落就越不容易受外力干扰，食物网越简单，群落就越容易发生波动和毁灭。食物网越简单，群落就越容易发生波动和毁灭。第16页，共34页

11、，编辑于2022年，星期日第17页，共34页，编辑于2022年，星期日食物链和食物网的意义食物链和食物网的意义 食物链是生态系统营养结构的形象体现。通过食物链和食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、生产者与消费者、消费者与消费者连成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；各生物成分间一个整体；各生物成分间反映了生态系统中各生物有机体之间的营反映了生态系统中各生物有机体之间的营养位置和相互关系养位置和相互关系通过食物网发生直接和间接的联系，保持着生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定性态系统结构和功能的稳定性;生

12、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;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。律。第18页，共34页，编辑于2022年，星期日3.3.生态浓缩生态浓缩(1)DDT(1)DDT第19页，共34页，编辑于2022年，星期日 DDTDDT可可以以通通过过大大气气、水水和和生生物物等等途途径径被被广广泛泛传传带带到到世世界界各各地地，然然后后再再沿沿着着食食物物链链移移动动，并并逐逐渐渐在在生生物物体体内内累累积积起起来来。DDTDDT的的一一个个基

13、基本本特特性性是是易易溶溶于于脂脂肪肪而而难难溶溶于于水水，并并且且性性能能稳稳定定，难难于于分分解解。因因此此，它它极极容容易易被被生生物物体体内内的的脂脂肪肪组组织织吸吸收收，并并且且具具有有逐逐渐渐浓浓缩缩的的倾倾向向。当当DDTDDT随随着着食食物物进进行行人人动动物物体体内内的的时时候候，大大部部分分都都能能滞滞留留在在脂脂肪肪组组织织中中，并并逐逐渐渐积累到比较高的浓度。积累到比较高的浓度。第20页，共34页，编辑于2022年，星期日生态浓缩可使生物体内的生态浓缩可使生物体内的DDTDDT浓度比外界环境高浓度比外界环境高几万至十几万倍几万至十几万倍.第21页，共34页，编辑于202

14、2年，星期日(2)(2)放射性物质放射性物质第22页，共34页，编辑于2022年，星期日(3)(3)生态浓缩规律的巧利用生态浓缩规律的巧利用第23页，共34页，编辑于2022年，星期日第24页，共34页，编辑于2022年，星期日4.4.营养级和生态金字塔营养级和生态金字塔营养级营养级(Trophic levels):(Trophic levels):处于食物链某一环节上的所有生物种处于食物链某一环节上的所有生物种的总和的总和.因此，营养级之间的关系已经不是指一种生物和另一种生物因此，营养级之间的关系已经不是指一种生物和另一种生物之间的营养关系，而是指一类生物和处在不同营养层次上另一类生物之间的

15、营养关系，而是指一类生物和处在不同营养层次上另一类生物之间的关系。之间的关系。第25页，共34页，编辑于2022年，星期日 自自然然界界中中营营养养级级的的数数目目不不可可能能很很多多，一一般般是是4 45 5个个，很很少少有有超超过过5 5个个的的。这这是是因因为为，营营养养级级越越高高，生生物物的的种种类类和和数数量量就就越越少少，当当少少到到一一定定程程度度的的时时候候，就就不不会会再再有有别别的的动动物物以以它它们们为为食食了了，因因为为从从它它们们身身上上所所摄摄取取的的能能量量往往往往还还不不足足以以抵抵偿按捕它们时所消耗的能量。偿按捕它们时所消耗的能量。营营养养级级是是一一个个很

16、很有有用用的的概概念念，对对分分析析生生态态系系统统中中生生物物之间的营养关系和能量流动很有帮助之间的营养关系和能量流动很有帮助。一般说来离基本能源一般说来离基本能源(第一营养级中的植物第一营养级中的植物)越远越远的动物就越有可能对两个或更多营养级中的生物进行的动物就越有可能对两个或更多营养级中的生物进行捕食。离基本能源越近的营养级，其中的生物受到取食捕食。离基本能源越近的营养级，其中的生物受到取食和捕食的压力也越大，因而生物的种类和数量也就越多和捕食的压力也越大，因而生物的种类和数量也就越多，生殖能力也越强，以便补偿因为比较强的取食和捕食，生殖能力也越强，以便补偿因为比较强的取食和捕食活动而

17、遭到的损失。活动而遭到的损失。第26页，共34页，编辑于2022年，星期日生物量生物量EP:EP:以生物组织的干重表示每一个营养级中生物的总重量以生物组织的干重表示每一个营养级中生物的总重量.从低营养级到高营养级从低营养级到高营养级,生物的生物量通常是逐渐减少的生物的生物量通常是逐渐减少的,因此因此,利用利用生物量资料所绘出的生态金字塔图形是下宽上窄的锥形体生物量资料所绘出的生态金字塔图形是下宽上窄的锥形体.生态金字塔生态金字塔(EP):(EP):是指各个营养级之间的数量关系是指各个营养级之间的数量关系.这种数量关系这种数量关系可采用可采用:生物量单位生物量单位;能量单位能量单位;个体数量单位

18、个体数量单位.分别称为分别称为:生物量生物量EP;EP;能量能量EP;EP;数量数量EP.EP.第27页，共34页，编辑于2022年，星期日数量数量EP:EP:食物链不同环节上生物的个体数量存在巨大差异食物链不同环节上生物的个体数量存在巨大差异.通通常在食物链始端生物个体数量最多常在食物链始端生物个体数量最多,在沿着食物链往后的各个环在沿着食物链往后的各个环节上生物的个体数量逐渐减少节上生物的个体数量逐渐减少.能量能量EP:EP:利用各营养级所固定的总能量值的多少来构成的生态金利用各营养级所固定的总能量值的多少来构成的生态金字塔字塔.能量随着从一个营养级到另一个营养级的流动逐渐减少能量随着从一

19、个营养级到另一个营养级的流动逐渐减少,符合热力学第符合热力学第二定律二定律.第28页，共34页，编辑于2022年，星期日四四.生态系统的反馈调节与生态平衡生态系统的反馈调节与生态平衡宇宙中两类系统：封闭系统、开放系统；宇宙中两类系统：封闭系统、开放系统；生态系统是一种开放系统，各生态系统开生态系统是一种开放系统，各生态系统开放程度有别；放程度有别；自然生态系统的特点自然生态系统的特点:（1 1）稳态或平衡状）稳态或平衡状态；（态；（2 2）存在反馈：负反馈、正反馈）存在反馈：负反馈、正反馈.第29页，共34页，编辑于2022年，星期日第30页，共34页，编辑于2022年，星期日生态平衡：是指生

20、态系统通过发育和调节所达到的一种生态平衡：是指生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状态，它包括结构上的稳定、功能上的稳定和能量稳定状态，它包括结构上的稳定、功能上的稳定和能量输入输出上的稳定。输入输出上的稳定。生态平衡是一种动态平衡：生态平衡是一种动态平衡：生态系统的自我调节功能有一定限度：生态失调。生态系统的自我调节功能有一定限度：生态失调。生态平衡生态平衡从长远看从长远看,生态系统的负反馈和自我调节起主要作用生态系统的负反馈和自我调节起主要作用;生态失调和生态危机生态失调和生态危机.第31页，共34页，编辑于2022年，星期日生态系统的整体性原理生态系统的整体性原理是指系统的有机整体，其

21、存在方式、目标、功能都表现出统一的整体是指系统的有机整体，其存在方式、目标、功能都表现出统一的整体性；性；任何一个生态系统都是多个要素结合而成的统一体。整体性任何一个生态系统都是多个要素结合而成的统一体。整体性是生态系统要素与结构的综合体现，主要有三个论点：是生态系统要素与结构的综合体现，主要有三个论点：（1 1）整体大于各部分之和；）整体大于各部分之和；（2 2）一旦形成系统，各要素不能再分解成独立要素存在。若硬性）一旦形成系统，各要素不能再分解成独立要素存在。若硬性分开，分解出去的要素就不再具有系统整体性的特点和功能；分开，分解出去的要素就不再具有系统整体性的特点和功能；（3 3）各个要素

22、的性质和行为对系统的整体性是有作用的）各个要素的性质和行为对系统的整体性是有作用的.第32页，共34页，编辑于2022年，星期日生态系统的调节机制生态系统的调节机制 （1 1）反馈机制：反馈机制：（2 2）抵抵抗抗力力：是是生生态态系系统统抵抵抗抗外外干干扰扰并并维维持持系系统统结结构构和和功功能能原原状状的的能能力力，是是维维持持生生态态系系统统平平衡衡的的重重要要途途径径之之一一。抵抵抗抗力力与与系系统统发发育育阶阶段段状状况况有有关关，其其发发育育越越成成熟熟，结结构构越越复复杂杂，抵抵抗抗外外干干扰扰的的能能力力就就越越强强。环环境境容容量量、自自净净作作用用等等都都是是系系统统抵抵抗抗力力的的表现形式。表现形式。（3 3）恢恢复复力力：是是指指生生态态系系统统遭遭受受外外干干扰扰破破坏坏后后，系系统统恢恢复复到到原原状状的的能能力力。恢恢复复力力与与抵抵抗抗力力的的情情况况完完全全相相反反，恢恢复复力力越越强的生态系统其抵抗力一般比较低，反之也是如此。强的生态系统其抵抗力一般比较低，反之也是如此。第33页，共34页，编辑于2022年，星期日第34页，共34页，编辑于2022年，星期日