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1、重点要求 生态系统的基本结构和功能 生物生产量和生态过程中的物质能量转化效率,第四章 自然资源的生态过程,第一节 系统生态学基本原理,一、生态系统的概念与基本特征二、生态系统的主要类型三、生态系统的组成与结构四、生态系统的演替,生态系统(ecosystem)一词是英国植物生态学家A.G.Tansley 于1936年首先提出来的。生态系统(ecosystem)：在一定空间中共同栖居着的所有生物(生物群落)与其环境之间由于不断进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体 在自然界只要在一定空间内存在生物和非生物两种成分，并能互相作用达到某种功能上的稳定性，这个整体就可以视为一个生态系统。因此在我们居
2、住的这个地球上有许多大大小小的生态系统，大至生物圈(biosphere)或生态圈(ecosphere)，海洋，陆地，小至森林，草原、湖泊和小池塘。,一、生态系统的概念,一个简单的陆地生态系统模式图,生态系统的特征,生态学的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次 内部具有自我调节能力 能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能 营养级的数目受限于生产者所固定的最大能值和能量在流动中巨大损失，生态系统中营养级不会超过5-6个 动态系统,二、生态系统的主要类型 1.从物理学角度划分 隔离系统 封闭系统 开放系统2.根据人类干预程度划分 自然生态系统 人工生态系统 半自然（人工）生态系
3、统,3.根据环境特点划分 海洋生态系统：咸水生态系统 陆地生态系统：森林生态系统 草原生态系统 农田生态系统 荒漠生态系统 淡水生态系统,森林生态系统,草原生态系统,海洋生态系统,城市生态系统,海岛生态系统,农田生态系统,荒漠生态系统,湿地生态系统,淡水生态系统,生物圈,三、生态系统的组成与结构,1、非生物成分 无机物质 有机物质 气候因素(及其他物理条件）2、生物成分 生产者(producer)：绿色植物消费者(consumer)：动物 分解者(decomposer)：微生物、原生动物和土壤小型动物,3.1 生态系统的组成,二、生产者 生产者（producers）指能利用简单的无机物质制造食
4、物的自养生物（autotrophs），主要包括所有绿色植物、蓝绿藻和少数化能合成细菌等自养生物。,菟丝子,猪笼草,3.1 生态系统的组成,三、消费者 所谓消费者（consumers）是针对生产者而言，即它们不能从无机物质制造有机物质，而是直接或间接地依赖于生产者所制造的有机物质，因此属于异养生物（heterotrophs）。分类：食草动物：直接以植物体为营养的动物（一级消费者）食肉动物：以食草动物为食者（二级消费者）大型食肉动物或顶极食肉动物：以食肉动物为食者。（三级消费者）,3.1 生态系统的组成,四、分解者 分解者（decomposers），异养生物，指利用动植物残体及其它有机物分解为生产
5、者能重新利用的简单化合物，并释放出能量的生物。主要有真菌、细菌、放线菌等微生物。也包括小型动物如屎壳郎、蚯蚓，甚至大型动物如秃鹫等。,3.1 生态系统的组成,四、分解者,这些是蚯蚓排出的粪便,3.1 生态系统的组成,思考：是不是只有绿色植物是生产者？,生产者属于自养生物，因此包括：进行光合作用的绿色植物；进行化能合成作用的细菌，如硝化细菌、硫细菌和铁细菌等；光合细菌等也是生产者。,思考：是不是所有的细菌是分解者？,分解者：生产者：消费者：,营腐生生活的细菌,进行光合作用或化能合成作用的细菌,营寄生生活的细菌,思考:动物是否就是消费者?,不一定是，动物绝大多数是消费者，有少部分是分解者，如屎克螂
6、、蚯蚓。,生态系统各成份的相互关系,无机物质 有机物质 气候因素,消费者,分解者,生产者,植物，化能合成细菌,动物，包括 大型消费者 小型消费者,细菌 真菌,光能,形态结构 是指生物成分在空间、时间上的配置与变化，即垂直、水平和时间格局。营养结构 食物链与食物网,3.2 生态系统的结构,3.2 生态系统的结构-食物链和食物网,2、营养级,青草 植食昆虫 青蛙 蛇,一级 二级 三级 四级,1、食物链,生物之间由于食物关系而形成的一种联系,食物链上的每一个环节,陆地生态系统简单食物链,北极岛屿简单的食物链,南极海洋浮游生物食物链,食物网,温带草原生态系统的食物网简图,许多食物链相互交错连结的复杂营
7、养关系,1食物网中共有多少条食物链？,2最长的食物链是哪一条？,4哪些动物占有两个以上营养级？,3第三营养级的动物有哪些？,营养级,陆地生态系统：母质土壤无脊椎动物草本植物食草性昆虫和哺育动物或陆地鸟类及其它微生物,水生生态系统：母质沉积物水中底栖无脊椎动物水中鱼类浮游植物浮游动物微生物,陆地生态系统与水生生态系统营养结构的比较,四、生态系统的演替,1883，8，27 印度尼西亚喀拉喀托火山爆发,对群落的“动态发展观”,群落是一个动态的开放的生命系统。由于气候变迁、洪水、火烧、山崩、地壳运动、动物的活动和植物繁殖体的迁移散布，以及因群落本身的活动改变了内部环境等自然原因，或者由于人类活动的结果
8、，使群落结构受到干扰或破坏，一些生物的种群消失了，就会有其他一些生物的种群来占据它们的空间，再过一段时间，就会有另一些生物的种群兴起，达到一个相对稳定的阶段。,随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程，就叫做演替。,群落演替的概念,群落的演替类型,思考讨论,1、光裸的岩地上首先定居的生物为什么不是苔藓和草本植物，而地衣？2、地衣阶段为苔藓的生长提供了怎样的基础？为什么苔藓能够取代地衣？3、在森林阶段，群落中还能找到地衣、苔藓、草本植物和灌木吗？,裸岩上的演替,群落的演替类型,弃耕农田上的演替，与裸岩上演替过程的完全相同吗？,一年生杂草,多年生杂草,小灌木,灌木林,乔木,所有弃耕的农田都能
9、演替能树林吗?,群落的演替类型,1、初生演替（primary succession）在一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方发生的演替。如：沙丘、火山岩、冰川泥上进行的演替。2、次生演替（secondary succession）原有的植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他的繁殖体（如能发芽的地下茎）的地方发生的演替。如火灾过后的草原、过量砍伐的森林、弃耕的农田上进行的演替。,人类活动对群落演替的影响,1、解释小路周围杂草的分布与人类活动的关系？2、如小路废弃后，会出现“远芳侵古道，晴翠接荒城”的景象吗？,人类活动对群落演替的影响
10、,过度放牧、导致草原退化,过度砍伐、导致森林破坏,污水排放，破坏水域生物群落,人类活动对群落演替的影响,人类可以砍伐森林、填湖造地、捕杀动物，也可以封山育林、治理沙漠、管理草原，甚至可以建立人工群落。人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。,长期以来，我国农业发展史，实际上是一部边际土地开垦史。20世纪50年代以来，先后在黑龙江三江平原、新疆和华南地区有计划地组织大规模垦荒，在其他江河、荒原、沼泽和丘陵地区也开展了规模不等的垦殖活动。19521990年，全国累计开垦荒地3.58107 hm2，其中80%是1970年以前开垦的。大量开垦直接导致农牧渔业生产能力和环境质量下降。
11、开垦的结果是：水土流失，江河蓄洪能力下降，以及土地严重退化。这些问题已引起各方面广泛关注。我国已实施大规模退耕还林、退田还湖、退牧还草等重要政策，并从2003年1月起开始实施退耕还林条例。,退耕还林、退牧还草、退田还湖,为什么大面积围湖造田是洪灾频繁发生的原因之一？,一个湖泊经历了一系列的演替阶段后，可演变为一个森林。在演替过程中首先出现的是（）A沼泽 B湿地 C草原 D森林,A,水生演替系列自由漂浮植物阶段（浮游生物残体、湖岸雨水带来的泥沙，湖底抬高）沉水植物群落阶段（轮藻属首先在湖底裸地上生长，加快有机物的积累）浮叶根生植物群落阶段（湖底变浅，出现浮叶根生植物，如莲。）挺水植物群落阶段（水
12、体继续变浅，出现挺水植物，如芦苇。）湿生草本植物阶段（湖底露出地面，挺水植物被草本植物替代）木本植物阶段（水分继续蒸发，出现木本植物）,哪一项演替属于初生演替（）A从湖底开始的水生演替 B草原的放牧演替C农田弃耕后的恢复演替 D砍伐森林的恢复演替,A,系列哪项不是群落演替的趋势（）A.生物种类越来越多B.种间关系越来越复杂C.有些物种可能灭绝D.生物种类越来越少,D,下列4种群落类型中，哪些是以一年生植物占 优势的群落类型（）A极地苔原 B温带草原C热带雨林 D常绿阔叶林,B,生态系统的组成与结构,无机物有机化合物气候因素生产者(producer)消费者(consumer)分解者(还原者)(d
13、ecomposer),六大组成成分（四大基本成分）,生产者：自养生物，主要是各种绿色植物，也包括蓝绿藻和一些能进行光合作用的细菌。消费者：异养生物，主要指以其他生物为食的各种动物，包括植食动物（一级）、肉食动物（二四级）、杂食动物和寄生动物等。分解者：异养生物，把复杂的有机物分解成简单无机物，包括细菌、真菌、放线菌和动物等。,非生物成分,生物成分(生物群落),三大功能群,生态系统结构与功能,水、矿物质、空气、阳光,光合作用,有机物,氧气,无机环境：,金鱼藻,金鱼,腐生微生物,分解作用,（生产者）,（消费者）,（分解者）,营养结构：,单向、逐级递减,循环性、全球性,食物链、食物网,营养结构越复杂，生态系统越稳定,
