第4章a生态系统.ppt
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1、1,第四章 生态系统生态学,内容提要 生态系统的概念,组成、结构、类型等; 初级生产力、次级生产力; 生态金字塔原理和食物链; 生态系统的功能, 生态系统的生态平衡。,2,第一节 生态系统概论,一、生态系统(ecosystem)的概念: 生态系统 = 生物群落 + 非生物环境 在一定的时空范围内,生物和生物之间、生物和环境之间,通过不断的物质循环和能量流动而相互作用、相互依存所形成的一个生态学功能单位。,3,二生态系统的共同特性,1、生态学结构和功能单位,属于生态学的较高层次; 2、内部具有自调节、自组织、自更新能力; 3、具生物生产、能量流动、物质循环、信息传递、自我调节5大功能; 4、营养
2、级的数目有限,一般不超过45个; 5、一个动态系统。,4,三、生态系统研究内容,人类与环境关系 生态环境的保护 自然资源的合理开发利用 生态系统的结构与功能 生态系统的多样性和稳定性 生态系统对干扰的恢复能力和自我调节控制能力的研究等。,5,四、生态系统研究对象,自然界的任何一个部分。例如森林、草地、冻原、湖泊、河流、海洋和农田等,还包括城市、工矿。,6,五、生态系统研究意义,1、描述宏观自然界规律的生态系统理论弥补了传统分科科学的缺陷和不足 2、对生态系统生产力的研究可阐明许多重要事实。 3、生态系统物质循环的研究有助于了解许多关键性的环境问题。,7,4、生态系统研究是自然资源合理利用和保护
3、的基础 ( 如森林的砍伐)。,8,第二节 生态系统的组成和结构,一、 生态系统的组成 (一)非生物环境(无机环境) (1)驱动整个生态系统运转的能源和热量等气候因子。 (2)生物生长的基质和媒介(岩石、砂砾、土壤、空气和水等); (3)生物生长代谢的材料。包括CO2、O2、无机盐类和水等。,9,(二)生物群落 1、生产者 水生生态系统藻类。 陆地生态系统乔木、灌木、草本和苔藓植物。,10,2、消费者,由动物组成:食草动物、食肉动物和杂食动物等。 (1)食草动物: 一级消费者或初级消费者,例如马、牛、羊、兔、鹿、大象鼠、蜗牛和某些昆虫等。,11,(2)食肉动物: 次级消费者。 一级肉食动物。如鸟
4、类、蜘蛛、蝙蝠、肉食昆虫等; 二级肉食动物。如狼、狐狸、蛇等; 三级肉食动物。“顶极食肉动物”,如狮、虎、豹、鹰等。 (3)杂食动物:如鸡、鸟、狗、猫等。,12,3、分解者(还原者) 以分解死亡的动植物残体为生的异养生物。细菌、真菌和小型土壤动物。,13,二、 生态系统的结构,1、形态结构 生物种类、种群数量 种的空间配置(水平和垂直分布) 2、时间结构 群落的季相、演替。,14,3、营养结构,(如图41所示),15,三、 食物链和食物网,(一)、食物链 1、概念与组成,16,最简单的食物链有3个环节, 如:草-兔-狐狸; 粮食-野鼠-猫头鹰或狐狸。 一般食物链具45个环节。 如草原:牧草-蝗
5、虫-蛙-蛇-鹰。 森林:树叶-昆虫-鸟-蛇-野猪-虎。,17,18,2、食物链类型,牧食食物链(捕食食物链): 如青草-羊-狼。 腐食食物链: 如木材-白蚁-食蚁兽, 枯枝落叶-真菌-松鼠, 动物尸体-丽蝇(或郊狼)。,19,寄生食物链: 如牧草-黄鼠-跳蚤-鼠疫细菌; 大豆-菟丝子; 鸟类-跳蚤-细菌-病毒。,20,混合食物链: 例如:稻草牛(牛粪)蚯蚓鸡(鸡粪)猪(猪粪)喂鱼 (牛鸡为活食者,蚯蚓、鱼是腐食者,猪以活食为主。),21,特殊食物链: 食虫植物,如瓶子草、猪笼草、捕蝇草等500 种。,22,一般食物链环节不多于5个。 1、 各营养级消费者不可能100%利用前一营养级的生物量;
6、2、各营养级的同化率不是100%; 3、各营养级生物维持生命活动,消耗部分能量变成热能耗散。,23,(二)食物网,概念: (见图一个简化的草原生态系统食物网),24,25,26,研究食物网的意义: 复杂的食物网维持着生态平衡。 研究动物间的相互制约,借天敌抑制有害动物。,27,四、营养级和生态金字塔,(一)营养级 杂食动物可同时占有几个营养级。,28,(二)生态学金字塔,反映生态系统食物链中各个营养级之间生物数量、重量及能量比例关系的一个图解模型。 能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔。(如图6-10、6-11示),29,30,奥登姆 理想生态系统(简单食物链): 以播种4公顷的苜蓿作为生产者
7、,假设苜蓿是牛犊的唯一食物,牛犊为12岁儿童的唯一食物。 为维持生命,该儿童需要饲养4.5头牛犊,需要2000万株苜蓿。,31,32,1、能量金字塔:,指一段时间内生态系统中各营养级所同化的能量,用kJ/(m2 . d)或 kJ/(m2 . a)表示。 从一个营养级到另一个营养级,能量的传递效率是10%20%。 图解表示生态系统结构的最好方式。,33,2、数量金字塔和生物量金字塔,数量金字塔:某一时刻生态系统各营养级的个体数量,用(个数/ m2)表示。 生物量金字塔:某一时刻生态系统中各营养级生物重量关系,用kg/ m2表示。,34,有时,生物量金字塔和数量金字塔是倒塔形的。 生物量金字塔倒塔
8、形:以湖泊和海洋为例,春季藻类繁盛,浮游藻类的生物量必定大于浮游动物,但其他季节,情况相反。 数量金字塔倒置:如昆虫和树木。,35,第三节 生态系统的功能 一、 生态系统的生产力 1、初级生产力(第一性生产) 初级生产积累能量的速率称为初级生产力。g/(m2 、年)或 kg/(hm2 年)。 概括为: 6CO2+12H2O+光-C6H12O6+6O2+6H2O,36,总第一性生产 净第一性生产。 地球上各种生态系统类型净初级生产力有很大的不同(如表4-2)及表10-1所示。),37,38,39,影响第一性生产力的因素: 光照、 温度、水分、 生长期等。 农林牧业。,40,2、次级生产力,即第二
9、性生产力,除初级生产者以外其他有机体的生产。如牛、羊吃了牧草体重增加、繁殖后代等。 第二性生产者只能利用初级生产量的一部分。 不同生态系统食草动物利用植物的比例不同(见下表10-4)。,41,42,二、 能量流动,(一)能量和能量转化的基本规律-热力学定律 能量是做工的能力,如机械能、电能、光能、热能和化学能等。 能量形式:动能和潜能。 (高山水库中的水有巨大潜能;食物是化学潜能。),43,与能量有关的两个重要原理,是热力学第一定律和第二定律。 1、热力学第一定律:能量既不能创造,也不能消灭,只能从一种形式转化为另一种形式。进入一个系统的全部能量,最终要释放出去或储存在该系统内。,44,总能量
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