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1、第七章：生物群落与生态系统,第一节：地球上的生物界,一、生物的定义有生命的物体为生物。生物是一个物体的集合，其元素包括在自然条件下通过化学反应生成的具有生存能力和繁殖能力的有生命的物体以及由他们通过繁殖产生的有生命的后代。,二、生物的特征,有共同的物质和结构基础-核酸和蛋白质。有新陈代谢的现象。有应激性。有生长、发育和生殖的现象。有遗传变异的特征能够适应一定的环境和改变环境。,三、新陈代谢,新陈代谢是指生物体内全部有序的化学变化的总称。新陈代谢包括物质代谢和能量代谢。物质代谢是指生物体与外界环境之间的物质交换和生物体内物质转变的过程。能量代谢是指生物体与外界环境之间的能量交换和生物体内能量的转
2、变过程。,新陈代谢的方式,新陈代谢的作用方式有：同化作用（合成代谢），生物体把外界环境中获取的营养物质转变为自身的组成物质，并储存能量的变化过程。异化作用（分解代谢），生物体把自身一部分组成物质加以分解，释放其中的能量，并把分解产物排出体外的变化过程。,同化作用的类型,同化作用的类型：自养型和异养型。自养型，绿色植物直接从从外界环境摄取无机物，通过光合作用，将无机物转化为有机物，并储存能量，维持生命活动的进行。异养型，人和动物不能进行光合作用，只能依靠摄取外界环境中现有的有机物来维持生命活动。大多数细菌属于异养型。,四、自然界生物的划分,生物的一般分类层次：界 、门 、纲 、目 、科、 属 、
3、种1969年美国魏泰克将生物界分为原核生物、原生生物、植物、真菌和动物5个界别。,原核生物界,原核生物，是一类起源古老、结构简单、不具备核膜、没有明显细胞核的单细胞生物。数目最多。原核生物主要包括细菌和“蓝绿藻”，它的繁殖方式是分裂繁殖。是生物由一个母体分裂成两个子体的生殖方式。原核生物，担任分解者的任务，有些蓝藻能固氮。,原生生物界,原生生物是原核生物进化演变而来。原生生物都是真核生物，具有明显的细胞核和有核膜，几乎都是单细胞生物，更大更复杂。原生生物，营养方式繁多。藻类（自养）、原生菌类（异养）、原生动物（异养）。多数原生生物生活在水中，或陆地的潮湿环境中。,植物界,是生物界中的一大类。一
4、般有叶绿素，没有神经，没有感觉。绿色植物“光合作用”中，阳光被叶子内的绿色元素吸收，这一种绿色元素就是叶绿素。神经是，把中枢神经系统的兴奋传递给各个器官，或把各个器官的兴奋传递给中枢神经系统的组织。由许多神经纤维构成。感觉是，事物直接作用于感觉器官时，对事物个别属性的反映。,植物的分类,植物可分为藻类、苔藓、蕨类、种子植物（裸子植物和被子植物）。藻类植物，特征：一般没有真正的根、茎、叶分化，构造不一致、大小相差悬殊。小球藻由单细胞构成，直径数微米，海洋中的巨藻，体长200米。能进行光能无机营养；生殖器官多由单细胞组成；合子不在母体内发育成胚。,苔藓植物，是高等植物，无花、无种子，以孢子繁殖。孢
5、子是植物所产生的一种有繁殖或休眠作用的细胞，能直接发育成新个体。孢子一般微小，单细胞。苔藓植物通常个体小，结构简单，仅包含茎叶部分没有真正的根和维管束。分布范围广，喜欢陆生潮湿阴凉环境，生殖器官为多细胞。,蕨类植物，最低级的高等植物，孢子繁殖、除桫椤为木本外，均为草本。无花、无种子、无果实。种子植物，植物中最高等的类群。最基本的特征体内有维管组织，能产生种子利用种子繁殖。种子裸露外层没有果皮包被为裸子植物，种子被果皮包被为被子植物。裸子植物（松、柏、杉等）被子植物（苹果、小麦、玉米）,动物界,动物界是生物界中的一大类，只能摄食有机物，具有与植物不同的形态结构和生理功能。动物可以分为脊椎动物和无
6、脊椎动物。脊椎动物分为鱼类、爬行类（乌龟、眼镜蛇）、鸟类（企鹅）、两栖类（青蛙）、哺乳类。无脊椎动物分为原生动物（变形虫）、软体动物（蜗牛、墨鱼）、节肢动物（85%的动物种类，（甲壳类虾蟹、昆虫类蝴蝶、蜘蛛类蜘蛛蝎子、多足类蜈蚣）等。,真菌界,真菌没有光合色素，除粘菌的吞噬营养外，都是以吸收外界有机物质为生，故是腐食性营养或吸收营养。真菌也是起分解作用的。黏菌和真菌两个亚界。孢子繁殖、多细胞，真核生物。,第二节：生物与环境,一、概述,地球上存在生命的部分与周围的环境称为生物圈。 生物在自然界的存在是呈等级组织存在的。生物大分子-基因-细胞-个体-种群-群落-生态系统-景观-生物圈。 环境根据范
7、围大小可分为宇宙环境、地球环境、区域环境、微环境和内环境。,宇宙环境是指大气层以外的宇宙空间。地球环境是指大气中的对流层、水圈、土壤圈、岩石圈和生物圈。区域环境是指占有某一特定地域空间的自然环境，不同区域对应不同的生物群落。微环境是指区域环境中，由于某个地理要素变化产生环境差异形成的小环境。内环境是指生物体内组织或细胞内的环境。,二、生态因子,环境中各种组成要素称为环境因子。环境中对生物生长、发育、生殖、行为、和分布有直接或间接影响的环境要素称为生态因子。生态因子可分为：非生物因子和生物因子，其中气候、地形、土壤等为为非生物因子，而植物因子、动物因子、人为因子为生物因子。,三、生态因子的一般特
8、征,综合性，各生态因子不是孤立存在和单独作用的，任何一个因子的变化必将引起其它因子的变化。非等价性（主导性），主导因子的变化会引起其它因子的变化，生物的不同阶段主导因子不同。诸多环境因子中对生物起决定性作用的生态因子为主导因子。,不可替代性，生态因子虽非等价，但缺一不可。限制性。限制生物生存和繁殖的关键性因子为限制因子。每一个种对环境因子适应范围的大小为生态幅，主要取决于种的遗传。生态幅分为广生态幅和狭生态幅（窄）。,生态因子的三基点：最低点、最适点、最高点,四、光与生物,光与生物光强的生态作用：光照强度制约着光合作用及有机物产量。按光强植物可分为阳生（地）植物和阴生（地）植物。光质的生态作用
9、：不同光质对植物的光合作用、色素形成、向光性、形态建成影响不同。紫光对茄子产量，蓝膜对草莓产量，红光对甜瓜的生长。,光周期的生态作用：光周期对植物的营养生长、生物产量以及动物的生物活动有影响。短日照植物，在日照时间短于一定数值才开花，否则只进行营养生长不开花，牵牛、菊类、水稻、玉米、大豆、棉花。早春、深秋。低纬度。长日照植物，日照时间（14H）超过一定数值才开花，否则只进行营养生长不能生成花芽，冬小麦，油菜、菠菜、甜菜、萝卜等。高纬度,五、温度与生物,温度与生物生长，任何生物活动的生理生化过程都需要酶系统的参与，每种酶的活性都有它的最低、最高和最适温度相应形成生物生长的三基点。温度与生物的发育
10、，生物通过繁育完成后代延续，某些植物一定要经过一个“低温春化”阶段才能开花结果。“有效积温”。,温度与生物的分布，年平均温度、最冷月、最热月温度值是影响生物分布的重要指标，苹果与梨不能在热带生长高温的限制，橡胶、可可、椰子等只在热带分布，往往受低温的限制。生物对温度的适应，休眠指生物的潜伏和不活动状态，动物冬眠和植物休眠。,六、水与生物,水是生物生存的重要条件。水是生物体的有机组成部分，植物体的水分含量60-80%，动物体内的含水量比植物还高。水是溶剂，许多化学元素都是在水溶液状态下被生物吸收利用。水是生物新陈代谢的直接参与者。水是光合作用的原料。水可以发挥和缓和调节体温的作用。,水对动植物生
11、长发育的影响，水量对植物的生长也有“三基点”；低于最低点出现生理干旱，植物萎蔫，生长停止，高于最高点，根系缺氧、窒息、烂根。水分不足引起动物的休眠。水对动植物数量和分布的影响，水热组合好的地方动植物种类数量高于水热组合差的地方。,生物对水因子的适应。根据植物对水分的需求和以来将植物划分为水生植物、陆生植物（湿生、中生、旱生）。动物对水因子的适应，形态结构上的适应（爬行动物厚的角质层），行为上的适应（沙漠动物白天躲在洞里，夜晚出来活动），生理适应（骆驼17天可以不喝水）,七、空气与生物,空气的组分和运动对生物的生长、发育等有影响，水生植物庞大的通气组织。风是传递孢子、花粉、果实的动力，10%的显
12、花植物借助于风力授粉。风使植物变形，“旗形树冠”，风可以影响动物行为。,绿色植物对空气的净化：可以吸收有害气体（垂柳、刺槐可以吸收二氧化硫）；绿色植物的减尘作用（茎叶滞留尘埃）；绿色植物的杀菌作用；绿色植物可以降低噪声。,八、生物与土壤,土壤是陆生植物生长发育的基地和营养库。植物与土壤进行着频繁的物质交换。土壤中微生物存在利用有机物的矿化。,盐土对植物生长发育的不良影响：引起植物的生理性干旱；伤害植物组织；引起细胞中毒。影响植物正常营养（钠的竞争，使植物钾、磷的减少）；,植物对盐土的适应，盐土植物形态上植物体干而硬、叶子不发达、气孔下陷、表皮具有厚的外壁；常具灰白色绒毛。盐土植物的适应可分为，
13、聚盐性植物（碱蓬）、泌盐性植物（柽柳）、不透盐性植物（蒿属）。,九、生物之间的关系,生物之间的关系分为种间关系和种内关系。物种是由内在因素（生殖、遗传、生理、生态、行为）联系起来的个体集合。种的性状分为基因型和表型，前者是遗传本质，后者是可见性状。,种内关系种内竞争领域性，个体家庭以及集群单位所占据的并积极保卫不让同种其他成员侵入的空间。 婚配制度，一雄多雌（海狗，3-40只）；一雌多雄；单配偶制（鸳鸯、天鹅，狐狸）。,种间关系竞争、寄生、捕食、原始合作与互利共生。竞争，具有相似要求的物种为了争夺空间和资源，而产生直接或间接抑制对方的现象。 生态位，自然生态系统中一个种群在时间和空间上的位置及
14、与相关种群的功能关系。,捕食，直接对抗性的关系，一种生物吃掉另一种生物，捕食者与猎物（被食者）。寄生，一个种寄居于另一个种的体内、体表从而摄取寄主养分而维持生活的现象。寄生物对寄主植物生长有抑制作用，寄主植物对寄生物有加速生长的作用。,原始合作与共生，两物种相互有利的共居关系彼此间有直接的营养物质交流，相互依赖，相互依存。双方获利为互利共生。地衣是藻类和真菌的共生体。偏利共生，共生中仅有一方有利成为偏利共生，附生植物与被附生植物。,十、生物对环境的适应,生物的适应是指生物的形态构造、生理机能、个体发育和行为等特征与长期生存的环境条件下相互统一、彼此适合的现象。生物对环境的适应有趋同适应和趋异适
15、应。,趋同适应是指亲缘关系相当疏远的不同种类的生物，由于长期生活在相同或相似的 环境，通过变异和选择形成相同或相似的适应特征和适应方式的现象。,趋异适应是指同一种生物的若干个体在不同的环境中长期生活，形成不同的适应特征和适应方式也叫辐射适应。 具有不同生态特征的同种个体群称为生态型。,十一、生物的进化与繁殖策略,生物的进化和繁殖表现出对生物栖息环境的适应。r-对策者和K-对策者。r和K分别表示内禀增长率和环境负载量。,就气候而言， r多变、不确定、难以预测； K稳定、确定、可预测。就死亡而言， r具有灾变性、无规律、非密度制约； K有规律，密度制约就存活而言， r幼体存活率低； K幼体存活率高
16、,就数量而言， r时间上变动大，不稳定，低于环境承载力； K时间上稳定、通常接近饱和。就种内竞争、种间竞争而言， r多变、通常不紧张； K经常保持紧张。选择倾向而言， r发育快、增长力高、提高生育、体型小、一次繁殖； K发育缓慢、竞争力高、延迟发育、体型大、多次繁殖。,就寿命而言， r短，通常少于一年； K长，通常大于一年。最终结果， r高繁殖力； K高存活力。狮、虎、豹等大型兽类、鸟类、大型乔木树种为K对策者。昆虫类多为R对策者。,第三节：生物种群与生物群落,一、种群,种群是指，一定空间中同种个体的组合。广义的种群指同一种生物的个体群。物种是由内在因素（生殖、遗传、生理、生态、行为）联系起来
17、的个体集合。种群是自然界一个基本的进化单位和功能单位，也是生物群落的基本组成单位。,二、种群特征：数量和密度,种群的数量和密度单位空间或面积内个体的数目为种群密度种群密度可分为绝对密度统计和相对密度统计。绝对密度统计是指单位面积或空间上的实有个体数。相对密度统计是指单位面积或空间上的相对高低。如黄鼠的捕获率（直接指标）和鼠洞数（相对指标）。,密度统计方法-样方法，若干样方中计数全部个体，然后以其平均数来估计。密度和数量统计时应区别单体生物和构件生物。单体生物是指由一个受精卵发育而来，个体很清楚，各个体保持基本一致的形态结构，大多数动物属于单体生物。构件生物，是指由一个合子发育成一套构件组成的个
18、体。珊瑚属于构件生物，高等植物多数为构件生物。,三、种群特征：年龄结构与性比,年龄结构：种群内不同年龄组的个体在种群内的比例和配置情况，通常可用年龄锥体图来表示。性比：种群内全部个体中或某一龄级中雌雄个体的比例。,增长型种群，典型的金字塔型，基部宽、顶部狭，种群内有大量的幼体，老年个体小，种群出生率大于死亡率是迅速增长的种群。稳定型种群，锥体形状和老中幼比例介于增长型和下降型之间，出生率与死亡率大致平衡，种群稳定。下降型种群，锥体基部狭窄，顶部较宽。幼体比例减少老体比例增大。,四、种群特征：水平空间分布,种群个体在其生活空间中的位置状态与布局为种群的空间分布格局。 种群的空间分布格局可分为三类
19、：均匀型、随机型、成群型。随机分布中，每一个体在种群空间中各个点出现的机会是相等的，并且某一个体的存在不影响其它个体的分布。比较少见，森林中的蜘蛛。,均匀分布成群分布这种分布最为典型。 环境中的资源分布不均匀富饶与贫乏镶嵌植物传播种子的方式以母株为扩散中心的动物的社会行为使其结合成群,五、种群特征：出生、死亡、迁移,出生率，生物产生新个体的能力，单位时间内产生的新个体数来表示，最大出生率（理想环境下）和实际出生率（自然环境下）。死亡率，种群内个体死亡的速率，是种群个体缩减的因素，最小死亡率（理想环境下）和实际死亡率。迁入率和迁出率，分别指单位时间内迁入与迁出种群的个体数。,六、种群特征：种群增
20、长,种群的增长是种群动态的主要表现形式。常见的种群增长模型有：与密度无关的种群增长模型。与密度有关的种群增长模型.,（世代不重叠）种群离散增长模型：,假设：假定空间、资源是无限的；世代不重叠，种群增长是离散的；种群无迁入或迁出；种群无年龄结构。Nt+1=Nt，Nt=N0t其中N为种群的大小，t为时间，为种群的周限增长率。,例如一年生生物种群，开始时为10个雌体，到第二年成为200个，那就是说为20。如果大于1种群上升，=1种群稳定，大于0小于1表示种群下降，=0表示雌体没有繁殖，种群在下一代灭亡。,世代重叠种群的连续增长模型：,假设：假定空间、资源是无限的；世代重叠，种群增长是连续的；种群无迁
21、入或迁出；种群有年龄结构。dN/dt=rN（微分形式）Nt= N0ert（积分形式）r为瞬时增长率：r0种群上升； r=0种群稳定； r0种群下降 其增长曲线为“J”型。,例如初始种群数为100，r=0.5/a，则一年后种群的数量为165，2年后的数量为272。瞬时增长率与周限增长率的关系：= er 如人口的瞬时增长率=1.95%，表示平均100人每年增长1.95人，周限增长率为1.0196倍.,与密度有关的种群增长模型,假设:环境中有允许的最大种群值，此最大值为环境容纳量或环境负荷量K；密度对种群的增长影响是简单的，每增加一个个体对种群增长力的影响为1/K；种群密度的增长对种群增长力的影响是
22、即时的无滞时效应；种群具有年龄结构无迁移现象。,dN/dt=rN（1-N/K）（微分）Nt=K/1+（K/N0-1）e-rt（积分形式）种群的增长将不再是“J型”而是“S型”，S型的特点曲线渐近K值（平衡密度）曲线上升是平滑的。,S型曲线可分为：开始期（潜伏期），种群个体数少、密度增长缓慢；加速期，随着个体数增加，密度增长逐渐加快；转折期，当个体数达到饱和密度一半时，密度增长最快；减速期，个体数超过一半后，密度增长逐渐减慢；饱和期，种群个体数达到K饱和。,七、种群的系统特性,种群是一个自我组织、自我调节的系统。在自然界中，绝大部分种群处于一个相对稳定状态。由于生态因子的作用，使种群在生物群落中
23、，与其他生物成比例地维持在某一特定密度水平上的现象叫种群的自然平衡，这个密度水平叫做平衡密度。,密度制约因素：种群的死亡率随密度增加而增加，主要由生物因子所引起。如种间竞争、捕食者、寄生以及种内调节等生物因素。 非密度制约因素：种群的死亡率不随密度变化而变化，主要有气候因子所引起。如暴雨、低温、高温、污染物，以及其他环境理化性质等非生物因素。,八、生物群落,指生活在一定的自然区域内,相互之间具有直接或间接关系的各种生物的总和。,九、群落的种类组成,对群落结构和群落环境的形成具有明显控制作用的植物种为优势种。群落不同层次分别存在各自的优势种，乔木层、灌木层、草本层、地被层。其中优势层的优势种为建
24、群种。亚优势种，个体数量和作用次于优势种，但在决定群落性质和环境起着一定作用。伴生种，群落的常见种类，与优势种伴生但不起主要作用。偶见种或稀见种，群落中出现频度很低的种类。,群落种类的数量特征,一般把群落中物种的多少和各物种个体数目的多少两个参数结合反映群落物种多样性。,群落种类的数量特征,种的个体数量指标： 多度：一个种在群落中的个体树目 密度：单位面积上的植物株数 频度：某个物种在调查范围内出现的频率。盖度：植物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比 高度、重量（鲜重和干重）、体积,群落种类的数量特征,种的综合数量指标优势度表示一个种在群落中的地位与作用。盖度、体积、多度等。重要值表示某个
25、种在群落中的地位和作用=相对密度+相对频度+相对优势度。,十、群落的外貌,群落的外貌主要决定于优势种的生活型和层片结构。 生活型：植物长期受环境综合影响所表现出的生长形态。层片：植物群落结构的一种基本单位，由相同生活型或相似生态要求的种组成。,生活型分类,高位芽植物（休眠芽位于距地面25厘米以上）-温热多湿；地上芽植物（更新芽位于土壤表面之上，25厘米以下） -较长的严寒季节地面芽植物（更新芽位于近地面土层，冬季地上部分全枯死，多年生草本植物）-较长的严寒季节、隐芽植物（地下芽）更新芽位于较深土层或水中-冷湿、一年生植物（种子越冬）-气候干旱。,生活型分类,按植物体态可分为：木本植物、半木本植
26、物（牡丹）、草本植物、叶状体植物（苔藓、地衣）等。其中木本植物又可分为：乔木、灌木、竹类、藤本植物、附生及寄生木本植物。乔木，具有明显主干、高大直立的树木，高达5米以上，主干明显，分枝部位较高。松、杉杨 灌木比较矮小，高在5米以下的树木，主干不明显，分枝靠近茎的基部。茶、月季、木槿,十一、群落的结构,垂直结构：群落的垂直分层现象。地上成层和地下成层。林冠层、下木层、灌木层、草本层、地被层。动物的分层也很普遍。,群落的水平结构,水平结构：群落的配置状况或水平格局。由于群落内部环境因子（地形、水分、盐份）的不均匀性形成小环境。小环境使群落内部分化出由若干植物构成的小斑块，即小群落。小群落均匀或不均
27、匀地分布在整个群落-镶嵌性。具有这种特征的群落为镶嵌群落。,群落的生态结构,生态结构：层片就是群落的生态结构单元。同一层片的植物是同一个生活型每一个层片在群落中都具有小环境每一个层片都占据一定的空间和时间。层片小于层。,十二、群落的环境,任何植物和植物群落在一定的环境条件下生存，是植物之间经过不断竞争及对环境条件长期适应的结果。群落对外界环境具有改造作用：调节水分小循环；防止风害；固定流沙；净化空气等。,植物的指示作用：许多植物对环境条件的要求某些方面是严格的，可以指示环境。指示酸性土的植物铁芒萁、映山红碱蓬则是盐碱土的指示植物；植物对污染物的反应敏感、强烈。如棉花、大麦、菠菜、莴苣、萝卜、等
28、都对SO2异常敏感。,十三、群落的动态,植物群落的季节性变化植物群落随气候季节交替发生周期性变化，从而呈现出不同的群落外貌，这种现象称为群落的季相。植物群落的季节动态发生在群落内部，并不造成整个群落性质改变。因此，也称为群落内部动态。,群落的演替,一定地段上一种群落类型被另一种群落类型所代替的过程叫演替。群落演替可分为原生演替和次生演替在原生裸地上开始的演替称为原生演替在次生裸地上开始的演替称为次生演替,原生演替序列,一定时期内植物群落(或生物群落)相互替代以及环境不断变化的过程称为演替序列。原生旱生演替序列 裸岩地衣群落苔藓群落草本群落灌木群落乔木群落原生水生演替序列 开敞水体浮游群落沉水群
29、落浮叶根生群落挺水群落湿生群落森林群落,群落演替分类,群落演替按照发展方向可分为：进展演替和逆行演替。由结构简单，不稳定的群落类型向结构复杂、稳定性较高的群落类型发展的过程，称为进展演替；反之，称为逆行演替。,先锋植物、顶级群落,能够在严重缺乏土壤和水分的石漠化地区生长的植物。喜钙性、旱生性、岩生性通过进展演替最后发展成为与当地环境条件相协调、种类组成和结构相对稳定的群落即顶级群落。气候顶级、地形顶级、土壤顶级等。,十四、群落的分类,我国普遍采用的植被分类单位主要有三个：植被型群系群丛，群丛是基本单位，植被型是高级单位。通常在三个主要分类单位上下分别设置一个辅助单位即组和亚型。植被型组-植被型
30、-植被亚型-群系组-群系-群系亚型-群丛组-群丛,植被型，通常把建群种的生活型相同或相似，同时对水热条件、生态关系一致的植物群落联合为植被型。 群系，凡建群种或共建种相同的群落联合为群系。群丛，指在主要种类组成上相同，外貌结构一致，并与生态环境构成一定的相互关系的一些植物群落的联合。,第四节：生态系统,一、生态系统概述,生态系统是指一定空间内生物成分（生物因子）和非生物成分（环境因子）通过物质循环和能量流动相互作用、相互依存的统一整体，是生态学的功能单位。,二、生态系统的特征,系统性：具有独立和特定的功能。层次性：生物圈、陆地生态系统、森林生态系统、一片森林、一块农田、以及一个养鱼缸。稳定平衡
31、性：生态系统本身具有自我调节和自组织的能力，保持其相对平衡状态。动态性：生态系统是一个动态系统，生态系统会随时间发生、发展、进化和演变而变化。开放性：生态系统是一个开放系统，需要从外界接受物质、营养和能量的输入和输出。,三、生态系统的组成,非生物环境：参与物质循环的无机元素和化合物；联系生物与非生物成分的有机物质（蛋白质、脂肪、糖类）；气候及其它物理条件（光、热、水、土等）生产者：包括绿色植物、蓝藻和一些细菌。能以简单的无机物制造食物的自养型生物。,消费者：直接或间接依靠生产者植物为食物资源获取能量维持生存，消费者属于异养生物。消费者又分为植食动物（第一级消费者）、肉食动物又可分为直接捕食植食
32、动物的肉食动物（第二级消费者）和以捕食肉食动物的其它的肉食动物（第三级消费者、顶级消费者等）分解者：也是异养生物，作用是把动植物残体分解为生产者能够重新利用的简单化合物，并释放能量。,四、生态系统的结构,生态系统具有一定的营养结构和功能结构。食物链，通过食物关系彼此连接而形成一个能量与物质流通的系列为食物链。食物链彼此交错连接形成一个网状结构，食物网。浮游植物-浮游动物-草食性鱼类-肉食性鱼类。,食物链可分为捕食食物链和碎食食物链，前者通过活的植物或动物以食物关系建立。后者以死亡的有机体或有机碎物为起点的食物链。植物残体蚯蚓线虫节肢动物。食物链和食物网的复杂程度决定生态系统的稳定性，食物链和食
33、物网越复杂稳定性越强。,营养级来表示生态系统的结构。在生态系统的食物网中，以相同的方式获取相同性质食物的植物类群和动物类群可分为一个营养级，同一环节上的所有生物物种就是一个营养级。绿色植物和自养生物属于第一营养级，以生产者为食的动物属于第二营养级，依次类推。生态系统中营养级的一般只有4、5级的。,五、生态系统的功能,生态系统通过物质流、能量流以及信息流实现功能。生态系统中物质流是循环的、能量流是单向的。,（1）生态系统中有机物生产,生态系统中植物所固定的太阳能或制造有机物质称为初级生产量或第一性生产量。总初级生产量=净初级生产量+呼吸所耗的能量植物除呼吸消耗外剩余的有机物质量为净初级生产力。可
34、供生态系统中其他生物利用的能量。,生产量通常用每年每平方米所生产的有机物质干重，或者固定能量。生物量是指某一定时刻调查时单位面积上积存的有机物质，单位是克干重/平方米，焦/平方米。各级消费者直接或间接利用初级生产的有机物质进行同化作用转化为自身的物质或能量，这样一个物质再合成的过程为次级生产或第二性生产。,同化效率中草食动物和碎食动物较低，肉食动物较高；海洋生物次级生产中的同化效率高于陆地次级生产。,（2）生态系统中的能量流,生态系统按照能量来源输入可分为：自养生态系统和异养生态系统。自养生态系统中能量输入以日光能输入为主，异养生态系统的能量输入以有机物质的输入为主，如城市生态系统。,生态系统
35、中能量输入主要是日光能和有机物质能。生态系统中能量转移主要通过食物链和营养级实现。能量转移过程中由于呼吸消耗和不完全同化，能量逐级递减逐渐散失，能量流动是单向的。,美国林德曼“百分之十定律”，次级生产过程中后一营养级获得的能量只有前一营养级的10%；近几十年的研究表明从一个营养级到另一个营养级的转化效率大致为5-30%，肉食动物的转化效率高于植食动物。,（3）生态系统中的物质循环,生命的维持不仅需要能量而且以来于各种化学元素的供应。生态系统的能量来源于太阳，物质则主要是由地球来提供。生态系统从大气、水和土壤等环境中获得营养物质，通过绿色植物吸收，进入生态系统，被其他生物重复利用最后归还于环境中
36、此为物质循环也叫生物地球化学循环。,生物体中的大量元素1%以上的有C、O、H、N、P等。超过0.2%的元素还有S、CL、KA、CA、MG、FE、CU等元素，一般小于0.2%为微量元素。库，存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量的某种化合物所构成的。,对于某一种元素，存在一个或多个蓄库。单位时间内或单位体积内的转移量为流通量。周转率=流通率/库中总物质量，周转时间=库中总物质量/流通率影响物质循环速率的有1、元素性质；2、生物的生长速率；3、有机分解速率。,物质循环可分为三大类型：水循环、气体型循环、沉积型循环。生态系统中的物质循环是通过水循环的推动完成的。气体循环中大气和海洋是主要库，具
37、有全球性，循环速度快；沉积型循环速度慢，主要库为土壤、沉积物和岩石。,水循环,水循环的内因是水的三态且能在自然状态下实现转化，外因是太阳辐射、地心引力和大气环流。水循环的环节主要是蒸发、输送、降水、径流以及入渗等环节。水循环的形式分为大循环和小循环。水循环中的水量平衡，海洋蒸发量大于降水量，陆地降水量大于蒸发量。水量差异通过径流实现平衡。水循环伴随着气体循环和沉积循环。,气体型循环C循环,全球大部分C储存在碳酸盐类矿物中、其次储存在化石燃料中。生物可直接利用的C是水和大气中以二氧化碳存在的C。海洋和大气是主要的二氧化碳库。植物通过光合作用和生物的呼吸作用实现C循环。二氧化碳在大气和水圈界面通过
38、扩散作用实现交换。C循环速度较快。,气体型循环N循环,氮是蛋白质的基本成分是生命结构的原料。大气中的氮含量丰富但不能被植物直接吸收利用，只有通过固氮作用将游离态N转化为硝酸盐、亚硝酸盐或氨才能被大部分生物系统利用。固氮的途径有三种：一为通过闪电、宇宙射线、火山爆发等高能固氮；二是工业固氮；三为生物固氮。,氨化作用，由氨化细菌和真菌作用将有机氮（氨基酸和核酸）分解为氨与氨的化合物。硝化作用，通气良好下，氨的化合物被亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌氧化变为硝酸盐和亚硝酸盐。反硝化作用，反硝化细菌将亚硝酸盐转化为大气氮回到大气库中。,沉积型循环P循环,磷灰石构成了磷的巨大储备库，而含磷灰石岩石的风化，又将大
39、量磷酸盐转交给了陆地上的生态系统。 与水循环同时发生的则是大量磷酸盐被淋洗并被带入海洋。 进入食物链的磷将随该食物链上死亡的生物尸体沉入海洋深处。,六、生态系统的反馈调节与生态平衡,生态平衡是生态系统在一定时间内结构和功能的相对稳定状态，其物质和能量的输入输出接近相等，在外来干扰下能通过自我调节（或人为控制）恢复到原初的稳定状态。生态失衡：由于人类不合理地开发和利用自然资源，其干预程度超过生态系统的阈值范围，破坏了原有的生态平衡状态，而对生态环境带来不良影响的一种生态现象。,生态平衡一方面是生物种类（即生物、植物、微生物.有机物）的组成和数量比例相对稳定；另一方面是非生物环境（包括空气、阳光、水、土壤等）保持相对稳定。生态平衡是一种动态平衡。比如，生物个体会不断发生更替，但总体上看系统保持稳定，生物数量没有剧烈变化。,生态系统内部具有自我调节能力。其结构越复杂，物种数越多，自我调节能力越强。正反馈可使系统更加偏离平衡位置，不能维持系统的稳态。生物的生长，种群数量的增加等都属于正反馈。,负反馈的意义就在于通过自身的功能减缓系统内的压力，以维持系统的稳态。要使系统维持稳态，只有通过负反馈机制。就是系统的输出变成了决定系统未来功能的输入。种群数量调节中，密度制约作用是负反馈机制的体现。,
