第五章生态系统

◦ 生产者→消费者→分解者。具有单向和双向双重作用。 ◦ 生态系统中营养级的数目受限于生产者所固定的最大能 量和流动过程中损失， ◦ 营养级的数目通常不超过5－6个

生态系统是一个动态系统，要经历一系列发育阶 段


生态系统的一般特征 生态系统的组成与结构 生态系统的类型

生态系统的组成
◦ 非生物环境 ◦ 生产者 ◦ 消费者 ◦ 分解者(还原者) ◦ 生态系统中的亚系统
拦河造坝或修建其它水利设施，全球60％的大型河流系统遭到破坏、 水流速度减缓，河流源头与其入海口之间的落差增加了2倍



§1 生态系统的一般特征 §2 生态系统的结构 §3 生态系统的类型
陆地生态系统
湿地生态系统
水域生态系统
热带雨林生态系统 常绿阔叶林生态系统 森林生态系统 常绿落叶阔叶混交林生态系统 落叶阔叶林生态系统 针叶林生态系统 草甸草原生态系统 草地生态系统 典型草原生态系统 荒漠生态系统 荒漠草原生态系统 苔原生态系统 陆地和水域的过渡类型 海洋生态系统 淡水生态系统

生态系统的结构
◦ 营养结构 ◦ 能量结构 ◦ 时空结构

非生物环境
◦ 参加物质循环的无机元素和化合物、联系生物和非生物 成分的有机物质和气候或其他物理条件

生产者
◦ 能以简单的无机物制造食物的自养生物
◦ 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。
生态系统的组成与结构
生产者


生态系统的反馈调节
◦ 正反馈：使偏离加剧。是有机体生长和存活所必需的。 但不能维持稳态
◦ 负反馈：使系统保持稳定
负反馈
正反馈
污染↑ ↑ ↑ 污染↑ ↑ 污染↑
狼↑ 狼↓ 狼 饿 死 狼 吃 饱 吃了 吃了 较少 较多 兔子 兔子 兔↑ 兔↓ 吃了 大量 的草 植物↓ 植物↑
鱼死亡↑
鱼死亡↑ ↑
鱼死亡↑ ↑ ↑
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台湾玉山垂直带谱
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垂直带谱的基带与该山体所地区的水平地带性植 被相一致 越向高纬度，垂直带谱越简单，极地为冻原带， 水平带与垂直带重合 在同一纬度内，经度不同也影响山体植被的垂直 带谱
◦ 如长白山（东经128度）、西部的天山（东经86度），两 者均北纬42度。 ◦ 长白山距海较近，属温带针阔叶混交林，天山位于内陆， 属荒漠范围

生态锥体
◦ 能量通过营养级逐级减少，如果把通过各营养级的能流 量由低到高用图型表示，就成为一个金字塔形，称能量 锥体或能量金字塔。同样如果以生物量或个体数目来表 示，可能得到生物量锥体和数量锥体。三类锥体合称为 生态锥体

营养级中能量递减
◦ 各营养级消费者不可能百分之百地利用前一营养级的生 物量，总有一部分会自然死亡和被分解者所利用
植物汁液 蝉
(初级消费者)
螳螂
(二级消费者)
螳螂捕蝉， 黄雀在后！ 哈！哈！ 还有我！
黄雀
(三级消费者)
鹰
(四级消费者) (顶极食肉动物)
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 种生物按其食物关系排列的链状顺序 ◦ 暂时性。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 时间内也有改变 ◦ 动物在个体发育的不同阶段、动物食性 的季节性变化
往是交叉链索，
形成复杂的网络 结构

食物链和食物网的意义
◦ 生态系统营养结构的形象体现
把生物与非生物、生产者与消费者、消费者与消费者连成 一个整体 各生物有机体之间的营养位置和相互关系 保持着生态系统结构和功能的稳定性
◦ 能量流动物和物质循环是沿着食物链和食物网进行的 ◦ 环境中有毒污染物转移、积累的原理和规律
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坡向
◦ 南坡 ◦ 北坡

坡度
◦ 平地 ◦ 陡坡 ◦ 缓坡

非地带性植被
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
热带雨林 亚热带常绿阔叶林 温带落叶阔叶林 北方针叶林 草原 沙漠 苔原/冻原
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热带雨林生态系统
（Tropic Rain Forest Ecosystem）
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热带雨林生态系统
消费者
◦ 即不能从无机物质制造有机物质，而是直接或间接依赖 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）：直接以植物为营养的动物
◦ 食肉动物（二级消费者）：以食草动物为食的动物 ◦ 大型食肉动物或顶极动物（三级消费者）：以食肉动物 为食的动物
生态系统的组成与结构
食草动物
生态系统的组成与结构

寄生性食物链
◦ 是由一些寄生性生物构成的。它们是与其“捕获物”建 立起一种紧密地联系，长期地以“捕获物”为生 ◦ 比如：动物肠内的绦虫、寄生在动物体外的蜱、虱或七 鳃鳗以及一些植物如菟丝子、槲寄生等

腐生性食物链 ◦ 由腐生性生物构成。如水晶兰、真菌等
生态系统的组成与结构

食物网 ：生态 系统中的食物链 很少是单条、孤 立出现的，它往
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热带雨林生态系统的结构

种类——丰富多样，植物多木本
◦ 高等植物在4万5千种以上，绝大部分是木本
如马来半岛一地就有乔木9000种 在1.5公顷的样地内，乔木常达200种左右（圭那亚217种，尼 日利亚192种） 乔木异常高大，常达46-55米，最高达92米，但胸径并不太粗， 树干细长，而且少会枝（2～3级）
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温度、降水随海拔变化 ◦ 海拔每上升100米，气温下降0.6度。相当于平底北移60 公里 ◦ 降水随高度的增加而增加，但达到一定界限后，降水量 又降低 垂直地带性 ◦ 由于海拔高度的变化，引起自然生态系统有规律地垂直 交替 垂直带谱 ◦ 随着海拔的升高而依次出现的植被带 ◦ 具体顺序依不同地区而异
影响陆地生态系统分布的因素 植被分布的水平地带性 植被分布的垂直地带性 局域地形对植被的影响


植被(vegetation)的概念 影响植被分布的主要因素
◦ 水热条件：水分和温度

水热条件变化的主要因素
◦ 纬度：纬向地带性 ◦ 经度：经向地带性
◦ 海拔：垂直地带性



从南自南沙群岛，北至黑龙江，跨50多个纬度 从南向北形成各种热量带：热带、亚热带、温 带和寒温带 在湿润森林区域内，植被类型由南到北顺序为：
一级食肉动物
生态系统的组成与结构
二级食肉动物
生态系统的组成与结构
二（三）级食肉动物
生态系统的组成与结构
二级杂食性动物
生态系统的组成与结构
顶级杂食性动物
生态系统的组成与结构

分解者(还原者)
◦ 把复杂的有机物分解成简单的无机物，包括细菌、真菌、
放线菌和动物等
池塘中的分解者
细菌和真菌 蟹、软体动物和蠕虫等无脊椎动物
▶
渡渡鸟与大颅榄树
▶
穿衣服的山羊
环境专栏—生态系统相互依存
渡渡鸟与大颅榄树
提供食物（种子）
消化种皮，帮助发 芽
环境专栏—生态系统相互依存
由于草场退化，牧民没有草喂羊，为防止羊身上的毛被别的羊吃掉，牧 民无奈只得给羊穿上衣服
环境专栏—人类面临的生态危机
过去一个世纪来，地球上有一半的湿地消失
毁林造田使得地球森林覆盖率下降了20％－50％ 地球上70％的海洋鱼类面临滥捕滥捞的威胁，有些已处于 生存极限状态 地球上有9％的树种濒临灭绝 近半个世纪来，全球有2／3的农业用地发生水土流失现象
兔 吃 饱
兔 饿 死
吃了 较少 的草

系统保持现行状态的能力 ,即抗干扰的能力 （抵抗力，resistance） 系统受扰动后回归该状态的倾向 ,即受扰后的 恢复能力（恢复力，resilience）

生态系统的动态变化
生态系统的稳定取决于平衡的相互关系
▶
指由于人类盲目活动而导致局部地区甚至整个生物圈结 构和功能的失衡，从而威胁到人类的生存
生态系统的一般特征 生态系统的结构 生态系统的类型
定义 特点

英国植物生态学家A.G.Tansley(1935)提出 指在一定的空间中共同栖居着的所有生物(即生物 群落)与其环境之间由于不断地进行物质循环和能 量流动过程而形成的统一整体

生态系统是生态学的一个主要结构和功能单位， 属于经典生态学研究的最高层次 生态系统具有自我调节能力 能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三 大功能
生物在能流中的实 际作用和地位
食草动物
评价各个生物种群 在生态系统中的相 对重要性
生产者：植物
能量锥体

生态系统的稳定性
◦ 生态系统通过发育和调节达到一种稳定的状态 ◦ 表现为结构上、功能上、能量输入和输出上的稳定 ◦ 当受到外来干扰时，平衡将受到破坏，但只要这种干扰 没有超过一定限度，生态系统仍能通过自我调节恢复原 来状态
生态系统的组成与结构
物 质 循 环 生产者 (绿色植物) 环境 (土壤、空气、 水) 消费者 (动物)
生态系统的营养结构及能流和物流间的关系
呼吸散失 能 量 流 动 呼吸散失
还原者 (细菌、真菌)
太 阳 辐 射 能
放牧系统
分解系统
能 流
净初级 生产
死有机物
物 流

营养级
◦ 指处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。例，生 产者为第一营养级，以绿色植物为食的为第二营养 级，……
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植被类型在山体垂直方向上的成带分布和地球表面纬度 水平分布顺序有相应性

垂直带与水平带上相应的植被类型，在外貌上也基本相
似

纬向带的宽度较垂直带的宽度大得多 纬向带是相对连续的，而垂直带在是相对间断的 虽然纬度带、垂直带的植被类型分布顺序的相似性但， 植物种类成分和群落生态结构有很大差异

环境特征——高温高湿
◦ 终年高温多雨，年平均气温26℃以上
月平均温度多高于20℃，温度的日变幅2-9℃
◦ 年降水2500～4500毫米，全年均匀分布，无明显旱季
在中午降大雨，雨后很快天晴 常年多云雾，日照率低
◦ 土壤风化过程强烈，母岩崩解层深厚
土壤强烈淋溶，基性离子被冲走，留下三氧化物，被称为硅 红壤化过程。
◦ ◦ ◦ ◦ 热带雨林 亚热带常绿阔叶林区 温带落叶阔叶林 寒温带针叶林区
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我国东西横跨经度约62度 陆地上大气降水的主要来源是海洋蒸发的水汽， 我国东临太平洋，西连内陆，受海洋季风影响的 程度不同 我国从东到西水分条件从湿润到干旱的明显变化， 依次分布三大植被区域
◦ ◦ ◦ 湿润森林 半干旱草原 干旱荒漠
◦ 热带雨林中还富有藤本植物和附生植物 ◦ 成因：
环境优越 热带陆地的古老性 自第三纪以来，这里的环境很少发生剧烈的变化
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热带雨林生态系统的结构

动物——种类繁多，特化普遍，大型动物多K对策
◦ 常年丰富的食物和多种多样的隐避场所，地球上动物种类 最丰富的地区

食物链的类型

主要食物链 捕食食物链 碎屑食物链
辅助食物链 寄生性食物链 腐生性食物链


捕食食物链
◦ 又称牧食食物链，以活的动植物为起点的食物链，如绿 色植物，草食动物、各级食肉动物。寄生食物链可以看 作捕食食物链的一种特殊类型

碎屑食物链
◦ 又称腐食食物链，从分解动植物尸体或粪便中死有机物 质开始
◦ 各营养级的同化率也不是百分之百的，总有一部分变成 排泄物而留于环境中，被分解生物所利用。 ◦ 各营养级生物要维持自身的生命活动，总要消耗一部分 能量，这部分能量变成热能而耗散掉
流经每一层次的能 量总量
食肉动物
能量锥体排除了个体大小和代 谢速率的影响，以热力学定律 为基础，较好地反映了生态系 统内能量流动的本质关系
草地中的分解者
生活在枯枝落叶和土壤上层的细菌和真菌，蚯蚓、 螨等无脊椎动物
池塘中的分解者
生态系统的组成与结构
草地中的分解者
生态系统的组成与结构




生态系统的三个亚系统 生产者亚系统 ◦ 生产过程：生产者通过光合作用合成复杂的有机物 质，使生产者植物的生物量（包括个体生物和数量） 增加 消费者亚系统 ◦ 消费者摄食植物已经制造好的有机物质（包括直接 的取食植物和间接的取食食草动物和食肉动物）， 通过消化、吸收再合成为自身所需要的有机物质， 增加动物的生产量 分解者亚系统 ◦ 分解过程：分解者的主要功能与光合作用相反，把 复杂的有机物质分解为简单的无机物
生态系统的组成与结构
CO2
消费者亚系统
草食动物
肉食动物1
肉食动物2
生产者 亚系统
碎屑
再循环 分解者亚系统
分解者
无机 营养物
生态系统的组成与结构
生态系统的结构
◦ 生态系统的营养结构——食物链与食物网 ◦ 生态系统的能流 ◦ 生态系统稳定性
生态系统的组成与结构
营养结构——食物链
◦ 螳螂捕蝉，黄雀在后 ◦ 大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米啃土泥