第二章：生态学基础

在任何情况下，生物群落都不可能单独存 在，它总是和环境密切相关、相互作用，组成 有序的整体。 如一个湖泊、小宇宙 生态系统概念的提出为生态学研究和发展奠 定了新的基础，极大推动了生态学的发展， 生态系统成为现代生态学研究的中心。
生物大分子→基因→细胞→组织→器官→个 体→生态系统→全球都是生命系统。
信息传递与联系的方式是多种 多样的，它的作用与能流、物流一 样，把生态系统各组分联系成一个 整体，并具有调节系统稳定性的作 用。
•营养信息： 在某种意义上说，食物链、食物 网就代表着一种信息传递系统。
•化学信息：生物代谢产生的物质，如酶、维 生素、生长素、抗生素、性引诱剂均属于传递 信息的化学物质。有的相互制约，有的互相促 进，有的相互吸引，也有的相互排斥。
2、江南低湿地区的桑基鱼塘系统模式
思考题
概念
生态学 生态系统 食物链 营养级 生态平衡
问答
生态系统的组成
生态系统的功能
生态系统的五大规律
生态学在环保中的作用
落叶林
3'C
草地
4'C
3'C 2'C 1'C p
2'C 1'C p
数量金字塔
1 鱼 10 100 1000 生物量金字塔
单位：公斤
浮游动物
浮游植物
（三）物质循环
物质循环是指组成生物体的C、H、O、 N、P、S等基本元素在生态系统的生物群 落与无机环境之间反复循环运动叫生态系 统的物质循环。 生物圈是地球上最大的生态系统，其 中的物质循环带有全球性，这种物质循环 又叫生物地化循环。
碳循环：
碳元素约占生物体干重的49％，碳 是有机化合物的“骨架”，没有碳就没有 生命。碳在无机环境与生物群落之间是 以CO2的形式进行循环的。
物质循环的特点 物质循环是带有全球性的，生物群落 和无机环境之间的物质可以反复出现反复 利用，周而复始进行循环，不会消失。
能量流动和物质循环的因果关系 生态系统的存在是靠物质循环和能量 流动来维持的。生态系统的能量流动和物 质循环都是通过食物键和食物网的渠道实 现的，二者相互伴随进行，又相辅相承， 密不可分的统一整体。
•自然生态系统的自养和异养成分在空间上通常是分层 的。同一生态系统不同季节在形态上呈规律性变化。
ⅢC Ⅱ ⅢA Ⅲ A 空气 Ⅰ Ⅲ B 土壤 母质 异养层 ⅢB 沉积物 母质 自养层 Ⅰ ⅢC 太阳能 Ⅱ
Ⅳ 图 1.1 陆地生态系统（草地）和水域生态系统（池塘）的结构比较。
四、生态系统的功能
(一)生物生产
•食物链的连接：不同食物链是相互连接的， 如牧食食物链中没有寄生食物链相伴随的情况 很少。
3.营养级是指在食物链上，以同样方式获取同 类食物的生物群叫营养级。 如生产者为第一营养级，一级消费者为第 二营养级，二级消费者为第三营养级等 4.食物网：食物链彼此交错连接，形成网状结 构
（二）生态系统的形态和空间结构
•物理信息：声、光、色等，吸引、排 斥、警告、恐吓等
•行为信息：识别、威协、挑战、炫耀 等
第三节 生态平衡与生态破坏
一、生态平衡的概念
它是指生态系统中，生产者、消费者 和分解者之间都保持着一种相对平衡状态， 系统中的能量运动和物质循环较长时间地 保持稳定，信息的传递畅通，在受到外界 干扰时能通过自我调节能力恢复到初始状 态。
二、破坏生态平衡的因素
1、自然因素
2、人为因素（主要有三种情况）
（1）物种改变引起平衡的破坏 （2）环境因素改变引起的平衡破坏 （3）信息系统的破坏
三、生态学规律
1、相互制约和相互依存的规律
（1）以食物相互联系与制约的协调关系
（2）因生理、生态特性的异同而相互制约的协 调关系 2、物质循环转化与再生的规律
•我国生态农业的特点 （1）劳动密集型与技术密集型的结合
（2）根据需要合理施用化肥、农药
（3）强调生态系统内部生产潜力的深度开发
（4）农业立题结构模式多样，适合我国地形 与环境条件复杂的特点 （5）强调区域性、系统整体优化和持续发展， 兼顾生态、经济和社会三大效益。
生态农业的典型模式
1、北方庭院生态农业模式
能量流动和物质循环的相互关系
能量流动
形式 主要以有机物形式 特点 单向流动逐级递减 范围 生态系统的各营养级
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物质循环
组成生物体的基本元素在生物 群落与无机环境间反复循环 反复循环维持生态平衡 具全球生物圈
联系 能量流动和物质循环二者相互伴随，相辅相承， 是不可分割的统一整体。
（四）生态系统的信息传递
第二章 生态学基础
第二章 生态学基础
第一节 生态学基本知识
第二节 生态系统的组成结构和功能
第三节 生态平衡与生态破坏
第四节 生态学在环境保护中的作用
第五节 生态农业建设
第一节 生态学基本知识
一、生态学的概念 1869年，德国科学家赫科尔（Haeckel）最早 提出生态学的定义：生态学就是研究生命有机体 和周围环境之间相互关系的科学。 生态学的概念：研究生物与生物以及生物与 环境之间相互作用关系的一门科学。 生态学研究的重点在于生态系统和生物圈中 各组成成分之间，尤其是生物与环境、生物与生 物之间的相互作用。
第二节 生态系统的组成结构和功能 一、生态系统的概念
“系统”一词引自系统论创始人——奥地利理论 生物学家贝塔朗菲，指各种成分有规则地相互作 用和相互依赖而形成一个统一整体。 生态系统：指在一定的时间和空间内，生物成 分和非生物成分之间通过不断的物质循环、能 量流动和信息联系而互相作用、互相依存构成 的一个具有自动调节机制的生态学功能单位。
二、生态学的分科和分类
分科
生物学 环境学
分支
生态学
结合
各种分支学科
经济生态学
生态工艺学 化学生态学 物理生态学 数学生态学 社会生态学
分类
按自然景观：森林、草原、沼泽、沙漠、 淡水、海洋生态学等
按生物种类：植物、动物、微生物生态学
按生物有机体组建水平：个体、种群、群 落生态学（生态系统生态学） 其中生态系统的理论与环境保护关系最为 密切
3.能量流动的途径(渠道)：食物链和食物网 4.每个营养级的能量来源和去路 过程
5.能量的散失:呼吸作用
• 能量流动的特点
生产者对太阳能的利用率低，只有1.2% 单向流动，逐级递减 传递效率：10%——20%
生态系统生产的能量与消耗的能量相平 衡时，生态系统的结构和功能才能保持 动态的平衡
生态金字塔 • 数量金字塔 • 生物量金字塔 • 能量金字塔
3、物质输入与输出的动态平衡规律
4、相互适应与补偿的协同进化规律
5、环境资源的有效极限规律
以上的五大生态学规律，是生态平衡 的基础。生态平衡以及生态系统的结 构与功能，又与当前的人口、粮食、 能源、资源、环境保护紧密相关。
加拿大一枝黄花
第四节 生态学在环境保护中的作用
一、树立生态学的观点，管理环境和保护环 境
生态系统的物质循环反复出现，循环 流动，不会消失，生物可反复利用。
物质循环的过程
水循环：
水是组成生物体的重要成分，约占体重的60％～ 95％，体内进行一切生化反应都离不开水。地球上水 通过蒸发、降雨、植物的蒸腾、吸收等过程反复循环。
氮循环： 氮是组成蛋白质和核酸的主要成 分。氮占大气成分的79％，必须经过 生物固氮作用、硝化作用、反硝化作 用等才能在生物群落与无机环境间反 复循环。
生 态 系 统 的 生 物 生 产
初级生产
光合作用
次级生产
（二）生态系统的能量流动
1.概念：生态系统中能量的输入、传递和散失 的过程 2.能量流动的过程： 生态系统中的能量流动与转化服从热力学定律 能量流动的起点：生产者固定的太阳能
CO2 ＋ H2O
光 叶绿素
（CH2O）＋ O2
流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能 总量
二、阐明污染物在环境中的迁移转化规律 三、利用生态系统的自净能力消除环境污染 四、环境质量的生物监测与生物评价 五、为环境容量和环境标准的制定提供依据
第五节 生态农业建设
•生态农业是根据生态学、经济学和系统科 学的原理，采取经济上合理的现代科学技术 成就和吸取我国传统农业的精华，立足于资 源合理利用与保护，兼顾生态、经济、社会 三大效益的原则而进行的大农业生产。
二、生态系统的基本组成成分
三、生态系统的结构
（一）生态系统的营养结构 1.食物链（food chain）是指生物之间通过食与 被食形成一环套一环的链状营养关系。 受能量传递效率的限制，长度有限，一般4~5节 2.类型： •牧食食物链或称植食食物链 •碎屑食物链：大部分能量流经 •寄生食物链：以体液或很小尺度的活体组织为 食物传递