1、生态系统生态学,第11章: 生态系统的一般特征,主要内容,生态系统的基本概念 生态系统的组成与结构 食物链与食物网 营养级与生态金字塔 生态效率,1. 生态系统概念和特征,回顾：生态系统的概念,生物区 高能量，有机物,非生物区 低能量，无机物,呼吸作用能量释放,光合作用能量同化,热能,生态系统的特点,1生态系统是由生命物体与环境相互联系结构而成的一个综合系统。因而，只有生命存在的情况下，才有生态系统的存在。 2由于生物圈范围的广阔及所构成的环境条件的地区差异，生物与环境长期协同进化，因而生物圈内有不同的生态系统，且生态系统经常与特定的地区相联系，反映了一定地区的特性。 3生态系统具有发展演替的
2、变化特征。生态系统中的生物具有产生、发展、死亡的变化过程，而且环境也在发展变化、不断更替，从而使得整个系统具有发展变化的特征。,生态系统的特点,4生态系统是一个复杂的动态平衡体系。生态系统的生物个体间存在着种内和种间相互关系，生物与环境也密切联系且不断发展变化，通过反馈调节等机制，使物种间及生物与环境间达到功能协调和动态平衡。 5各类生态系统都是程度不同的开放系统，不断地从外界输入能量和物质，经过变换而成为输出，从而维持系统的有序状态。,全球陆地自然生态系统类型,从赤道到极地依次出现： 森林生态系统： 热带雨林生态系统 常绿阔叶林生态系统 落叶阔叶林生态系统 针叶林生态系统 常绿落叶阔叶混交林
3、生态系统等； 草原生态系统 草甸草原生态系统 典型草原生态系统 荒漠草原生态系统 荒漠生态系统 苔原生态系统,2. 生态系统的组成、结构、功能,生态系统,生物成分,非生物环境,生产者（producers）,消费者(consumers),还原者(decomposers),太阳辐射能,无机物质,有机物质,生态系统的组成,非生物环境, 能量因素：热能、核能、机械能、风能、潮汐能等。 物质因素：无机元素和化合物：C、N、K、CO2有机物：蛋白质，脂肪，碳水化合物、腐殖质 气候因素：温度，水,生物成分,生产者能以简单的无机物制造食物的自养生物，主要是植物。消费者不能利用无机物质制造有机物质，而是直接或间
4、接依赖于生产者所制造的有机物质。属于异养生物。 食草动物（一级消费者）：以植物体为营养的动物。 食肉动物（二级消费者）：以食草动物为食者。 大型/顶级食肉动物（三级消费者）：以食肉动物为食者。分解者也是异养生物，其作用是把动植物残体的复杂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。,生态系统的结构的一般性模型,空气 水 无机盐,生产者,食草动物,食肉动物,分解者,热,热,热,热,热,Sun,第二级食肉动物,生态系统的物质循环和能量流动,物质流,能量流,生态系统的功能特征,食物链(Food chain),食物链：生产者所固定的能量和物质，通过一系列取食和被食的关系在生态系统中传递，各
5、种生物按其食物关系排列的链状顺序，称为食物链。,食物链类型,捕食食物链(grazing food chain) 绿色植物为起点到食草动物进而到食肉动物的食物链。 如植物植食性动物肉食性动物。,碎屑食物链(detritus food chain) 以动、植物的遗体被食腐性生物（小型土壤动物、真菌、细菌）取食，然后到他们的捕食者的食物链。 植物残体蚯蚓线虫类节肢动物。,寄生性食物链 由宿主和寄生物构成。它以大型动物为食物链的起点，继之以小型动物、微型动物、细菌和病毒。后者与前者是寄生性关系。 如哺乳动物或鸟类跳蚤原生动物细菌病毒。,绿色植物 食草动物 一级肉食动物 二级肉食动物 顶级肉食动物,陆地
6、生态系统的食物链,水域生态系统的食物链,浮游植物 浮游动物 食草性鱼类 一级食肉性鱼类 二级食肉性鱼类 顶级食肉性鱼类,碎屑食物链,食物网（Food web）,食物网：食物链彼此交错连结，形成一个网状结构。,一个林地的食物网包括很多生物类型,生态系统的营养结构,生态系统中的食物营养关系是很复杂的。由于一种生物常常以多种食物为食，而同一种食物又常常为多种消费者取食，于是食物链交错起来，多条食物链相联，形成了食物网。这种以营养为纽带，把生物与环境、生物与生物紧密联系起来的结构，称为生态系统的营养结构。,食物链的营养级(trophic levels),营养级处于食物链某一环节上的所有生物种的总和,生
7、态系统中营养级特点,各营养级消费者不可能100%获得前一营养级的生物量； 各营养级同化率也不是100%，总有一部分排泄出去； 各营养级生物要维持自身的活动，消耗一部分热量。 生态系统中的营养级一般只有四、五级，很少超过六级。,食物链的特征,1、食物链的长度通常不超过6个营养级，最常见的45个营养级，因为能量沿食物链流动时不断流失。 2、食物链越长，最后营养级位所获得的能量也越少。因为从起点到终点经过的营养级越多，其能量损耗也就越大。 3、食物链或食物网的复杂程度与生态系统的稳定性直接相关。 4、生态系统中的食物链不是固定不变的，它不仅在进化历史上有改变，在短时间内也会发生变化。,3.生态金字塔
8、,生态金字塔类型,生态金字塔用来描述各营养级之间的数量关系，主要通过现存量值表示。 能量金字塔： 各营养级所固定的总能量值的多少来构成的生态金字塔。 生物量金字塔： 以相同单位面积上生产者和各级消费者的生物量即生命物质总量建立的金字塔。 数量金字塔： 单位面积内生产者的个体数目为塔基，以相同面积内各营养级位有机体数目构成塔身及塔顶。,草原生态系统的能量金字塔（宽度表示能量多少）,淡水生态系统的能量金字塔(单位：kcal / m2 a),能量金字塔(单位： kcal / m2 a),生物量金字塔(单位：g/m2),草原生态系统的数量金字塔,1 500 000 草,200 000 鼠,90 000
9、 蛇,1 鹰,个数 营养级,p,1C,2C,3C,4C,p,1C,2C,3C,4C,p,1C,2C,p,1C,2C,3C,3C,数量,能量,落叶林,草地,落叶林及草地数量和能量金字塔,能量金字塔表达营养结构最全面，确切表示食物通过食物链的效率，永远是正塔型；数量金字塔有些情况下过分突出小生物体的重要性；可能出现倒塔型，如森林生态系统生物量金字塔有些情况下过分突出大生物体的重要性；可能出现倒塔型，如湖泊或海洋生态系统。,三种生态金字塔的特点,4.生态效率,营养级间的物质传递DDT,生态效率的概念和类型,生态效率 营养级内和营养级间的能量传递效率生态效率类型 同化效率 生产效率 消费效率 林德曼效
10、率,生态效率的计算参数,摄取量(I)：表示各生物所摄取的能量。 同化量(A)：动物消化道内被吸收的能量，即消费者吸收所采食的食物能；植物光合作用所固定的日光能。 净生产量(P)：生物呼吸消耗后所净剩的同化能量值。 呼吸量(R)：生物在呼吸等新陈代谢和各种活动所消耗的全部能量。,同化效率 (Assimilation efficiency),同化效率Ae 被植物吸收的日光能中被光合作用所固定的能量比例，或被动物摄食的能量中被同化了的能量比例。 动物往往比植物同化效率高。Ae=An/InAn同化量 In摄食量,生产效率(Production efficiency),生产效率Pe 形成新生物量的能量占
11、同化能量的百分比Pe=Pn/An营养级越高，生长效率越低。植物的生长效率动物。 植物将光合能量大约40%呼吸，60%生长，肉食动物同化能量大约65%用于呼吸，35%用于生长。哺乳动物呼吸消耗的能量最多，大约占同化量的97-99%，只有1%-3%用于净生产量。,林德曼效率(Lindemans efficiency),林德曼效率Le Le=In+1/In后一营养级所获得的能量占前一营养级获得能量的比例 Le=Ae*Pe*Ce 林德曼效率同化效率生产效率消费效率,林德曼定律,能量沿营养级的移动时，逐级变小，后一营养级获得的能量只能达到前一营养级能量的十分之一左右。,小结:,生态系统的基本概念 生态系统的组成与结构 食物链与食物网 营养级与生态金字塔 生态效率,
