生态系统(概念与结构).ppt

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1、生态系统,概念和特征结构功能演化,概念:生态系统 ecosystem在一定时空内,由生物群落和环境相互作用组成的一个整体。A community of organisms and their physical environment interacting as an ecological unit.,概念和特征,生态系统生态学 ecosystem ecology:以生态系统为对象,研究生态系统的组成要素、结构与功能、发展与演替,以及人为影响与调控机制的生态科学分支。,概念和特征,G.Tansley(1935):生物与环境形成一个自然系统,这种系统构成了地球表面上各种大小和类型的基本单元,这就

2、是生态系统(ecosystem).Tansley,A.G.1935.The use and abuse of vegetational concepts and terms.Ecology,16:284-307,苏卡乔夫 Sukachev V.N.(1944):地球表面的一个地段内,动物、植物、微生物与其他地理环境组成的功能单元(生物地理群落,biogeocoenosis).,Lindeman R.(1934):Cedar Bog Lake“百分之十定律”Ricklefs R.E.(1979):生态学:物质循环和能量流动;相互作用;生态系统的能源来自太阳。Golley F.B.(1968):营

3、养级和能流研究;能流渠道 食物链;陆地生态系统能流分析的奠基人。,Odum,E.P.:营养动态和能流研究的新方法;生态学与社会科学的相结合的分析模式;Fundaments of ecology(1971),Basic ecology(1983);不同的组织层次谱系,将生态系统的概念系统化。Odum,H.T.:美国弗洛里达的Silver Spring的能量收支研究(已成范例);Energy basis for man and nature(1976);System ecology:an introduction(1983),H.T.Odum(1983)创建的一整套能量的符号语言。,Carson

4、R.(1962):寂静的春天 污染对生态系统的影响;人类要限制自己的行动,不要破环生态系统的功能;促进了生态系统生态学与现代环境科学的结合;现代环境科学的基石。,Biodiversity(resources)(1969)Ecosystem management(1970s)Ecosystem health(for man)(1985)Sustainable development(1991)重大国际合作:IBP(International Biological Programme)(1960s)MAB(Man and the Biosphere Programme)(1971)IGBP(Int

5、ernational Geosphere Biosphere Program)(1986),基本特征:,概念和特征,有时空概念的复杂的大系统:多等级;多维;网状;复杂性高 一定的负荷力:carrying capacity;environmental capacity明确的功能和公益服务性能:功能单元;固能和能流;物质转换和物流;生态系统服务(ecosystem service),基本特征:,概念和特征,自维持和自调控功能:开放性;进化适应导致协调和自我控制(同种种群密度;异种种群数量;生物与环境);负反馈(negative feedback)机制。动态的、生命的特征:“个体发育”和“系统发育”

6、健康、可持续发展特性:进化的产物;与环境的协调和对环境变化的方应;人类的作用;sustainable development,研究方法:系统生态学模型模拟实验生态学,一个以昆虫为主的生态系统,生态系统研究的发展趋势,基础理论研究以结构和功能为基础。生态系统生产力;自然生态系统的稳定性;生态系统管理;生态系统的自维持模型;结合生态规划和生态设计。系统空间格局研究生态系统、区域和全球等多层次;尺度转换。,生态系统研究的发展趋势,研究方法的改善S;网络(如,CERN);长期(LTER)微(微气候micro-climate、微环境micro-environment和微宇宙microcosm);生态系统

7、定量研究;优化的生态系统模型,生态系统研究的发展趋势,自然科学与社会科学的结合学科交叉和交叉学科:生态经济、生态法学、生态哲学.等,生态系统的组成要素、结构及原理,组成要素:生物群落环境,组成要素的作用:一、生产者(producer):自养生物:植物和光合细菌固定能量环境改造能量流动和物质循环的重要环节,二、消费者(consumer)的主要作用:异养生物(heterotroph)植食动物(herbivore)初级消费者肉食动物(carnivore)次级消费者:一级、二级等 杂食性动物食虫植物,三、分解者(decomposer)的主要作用:还原者(reducer)菌类:细菌、真菌、放线菌土壤原生

8、动物小型无脊椎动物,生态系统结构的基本原理 结构是生态系统的基本原理、空间结构分层(stratification)绿带(green belt)褐带(brown belt)相互作用(网络式结构)(interaction(network structure)),生态系统结构的基本原理 结构是生态系统的基本原理、时间结构长时间尺度:地质演替中时间尺度:生态演替短时间尺度:昼夜、季节,生态系统结构的基本原理结构是生态系统的基本原理、主要差异生产者的大小和数量:陆地生态系统比水生生态系统的个体大,但数量少。代谢速率:陆地生态系统 水生生态系统。,生态系统结构的基本原理结构和功能的辩证关系结构和功能相互依

9、存:功能是要素和结构的动态过程;一定结构表现一定的功能,一定的功能有一定的系统结构产生。结构和功能相互影响结构和功能关系的多样化:,生态系统结构的营养结构食物链(food chain)牧食食物链(grazing food chain)或捕食食物链(predatory food chain)碎屑食物链(detritus food chain)或分解食物链(decompose food chain)寄生食物链(parasitic food chain)牧食食物链和碎屑食物链往往同时存在。,生态系统结构的营养结构食物网(food web)生态系统中,有不同类型的食物链,同一类型的食物链常常有多条。生

10、态系统中,一种生物不只属于一条食物链。,生态系统的开放、整体原理开放系统(open system)与外界的全方位交换开放的重要意义:输入和输出;要素间的交流;发展和可持续性,生态系统的开放、整体原理整体性原理整体性(holism)是生态系统最重要的特征:有机整体;在存在方式、目标和功能都体现了整体性。整体部分之和。各部分独立性下降,相互依存。各部分对整体都有贡献。,生态系统的主要类型,自然生态系统、半自然生态系统、人工生态系统陆地生态系统、水生生态系统其他:开放性(开放、封闭、隔离);能量补加(自然无补加太阳供能、自然补加太阳供能、人类补加太阳供能、燃料供能城市工业系统),展望系统多成分特征:复杂性系统多功能特征:线性与非线性系统的稳定性:开放系统与反应系统,

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