生态系统生态学
生态学课件第五章 生态系统生态学
生态系统分解作用
• 3、分解作用测定 • 网袋法： • 一般通过埋放装有残落物的网袋以观察土壤动物 的分解作用。 • 网袋具有不同孔径，允许不同大小的土壤动物出 入，从而可估计小型、中型和大型土壤动物对分 解的相对作用，并观察受异化、淋溶和碎裂三个 基本过程所导致的残落物失重量。
生态系统分解作用
P= R × C × 3.7 k
• P=浮游植物的净初级生产力；R=相对光合速率； k=光强度随水深度而减弱的衰变系数；C=水中的 叶绿素含量。
生态系统初级生产
• • • • • • 4、初级生产量的测定方法 收获量测定法 氧气测定法 CO2测定法 放射性标记物测定法 叶绿素测定法
生态系统次级生产
食物链与营养级
• 2、食物网(food web) • 食物链彼此交错连结，形成一个网状结构。
食物链与营养级
• 3、营养级(trophic levels)
• 营养级是指处于食物链某一环节所有生物种的 总和。 • 生态系统中的营养级一般只有四、五级，很少 有超过六级的。
营养级(trophic levels)
• 分解作用过程包括碎裂、异化和淋溶。
生态系统分解作用
•ห้องสมุดไป่ตู้2、分解者
• 细菌、真菌和土壤动物。 • • 动物分四个类群： • ①小型土壤动物（microfauna）：包括原生动物、线虫、 轮虫、最小的弹尾和螨； • ②中型土壤动物（mesofauna）：包括弹尾、螨、线蚓、 双翅目幼虫和小型甲虫； • ③大型（macrofauna）土壤动物：包括千足虫、等足目 和端足目，蛞蝓、蜗牛； • ④巨型（megafauna）土壤动物：包括蚯蚓等。
• 能量锥体或金字塔(pyramid of energy)
生态系统生态学
第四章生态系统生态学生态系统的结构生态系统的基本功能主要生态系统的类型生态系统的结构●生态系统的组成要素及功能●生态系统物种结构●生态系统营养结构●生态系统的空间与时间结构生态系统的基本概念⏹生态系统（ecosystem）的定义:指在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位，这个生态学功能单位称生态系统。
（英国植物生态学家A.G.Tansley(1935)提出）生态系统的组成成分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)(decomposer)•生产者（producers）又称初级生产者（primary producers），指自养生物，主要指绿色植物，也包括一些化能合成细菌。
这些生物能利用无机物合成有机物，并把环境中的太阳能以生物化学能的形式第一次固定到生物有机体中。
初级生产者也是自然界生命系统中唯一能将太阳能转化为生物化学能的媒介。
♦消费者不能利用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。
它们属于异养生物。
⏹分解者（composers），指利用动植物残体及其它有机物为食的小型异养生物，主要有真菌、细菌、放线菌等微生物。
小型消费者使构成有机成分的元素和贮备的能量通过分解作用又释放到无机环境中去。
生态系统各成份的相互关系线条粗细表示作用强弱和物质能量流通的总量多寡无机物质有机物质气候因素生态系统各成份的相互关系线条粗细表示作用强弱和物质能量流通的总量多寡无机物质有机物质气候因素生态系统的物种结构⏹物种结构⏹关键种⏹冗余种⏹物种在生态系统中的作用⏹镏钉假说⏹冗余假说生态系统的营养结构•食物链•食物网–食物网的结构特点–食物网的控制机理食物链及其类型•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而在生态系统中传递，各种生物按其取食和被食的关系而排列的链状顺序称为食物链。
第五章 生态系统生态学
地球水循环
水和水循环对生态系统具有特别重要的意义：
生物体的组分、生命活动不可或缺的成分； 极大影响着各类营养物质在地球的分布，对补充 生态系统营养物质的不足起重要作用；（高贫低肥） 有防止环境温度发生剧烈波动的调节作用。
全球水问题： 水的时空分布不均匀，尤其与人类人口的集 中有关，由于人类已经强烈参与了水循环， 使自然界可以利用的资源减少，水的质量 下降。 南水北调
分类
信息传递的分类： 物理信息—光、声、电、磁、色 化学信息—动物与植物间：花与蜜蜂、 动物间：动物的性信息素、尿标记领地 植物间：植物化感作用 行为信息—植物异常表现、动物异常行动 营养信息—食物链中的营养级间能流和物质循环关系
生态系统的服务功能：p196-201（简略） 生物多样性维护 传粉、传播种子 生物防治 土壤作用 减缓干旱和洪涝灾害 净化空气和调节气候
有毒有害物质循环
有毒物质，按化学性质分两类。无机有毒物质主要 指重金属、氟化物、和氰化物；有机有毒物质主要 有酚类、有机氯药等。 如DDT是人工合成的有机氯杀虫剂，脂溶性，通过 食物链加以浓缩的过程，称为富集或生物放大。
5.2.4 信息传递
生态系统中各生命成分间存在着信息传递，在传 递中伴随着一定的物质和能量消耗。 物质流动—循环的 能量流动—单向的 信息传递—双向的—自动调节机制
5.3 生态平衡及调控
生态平衡:
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。
生态系统稳定性包括了两个方面的含义 :
生态学 第一章 生态系统
第二节 生态系统的组成和结构
• 3)寄生食物链：由寄主和寄生生物构成。 • 如：哺乳动物、鸟类→跳蚤→细滴虫 • 3)腐食食物链：以动物尸体为基础。 • 如：动物尸体→丽蝇；动物尸体→秃鹰。
第二节 生态系统的组成和结构
(3)食物网（food web） • 生态系统中许多食物链彼此交错连接，形 成的一个网状结构。 • 一般说来，生态系统中的食物网越复杂， 生态系统抵抗外力干扰的能力就越强，其 中一种生物的消失不致引起整个系统的失 调；生态系统的食物网越简单，生态系统 就越容易发生波动和毁灭。 • 一个复杂的食物网是使生态系统保持稳定 的重要条件。
第二节 生态系统的组成和结构
生 数 物 量 量 金 金 字 字 塔 塔
第二节 生态系统的组成和结构
• 倒金字塔的奥秘：
• 数量金字塔和生物量金字塔可以为下 窄上宽的倒金字塔。 (例：夏季的温带森林、海洋生态系统） • 但是能量金字塔绝对不可能为倒的。
第三节 生态系统的功能
• 生态系统主要的4方面的功能：
第二节 生态系统的组成和结构
• 6个环节的食物链： • 人 （顶位肉食动物） 金枪鱼（三级肉食 动物） 鲭鱼（二级肉食动物） 鲱鱼（一 级肉食动物） 甲壳动物（草食动物） 单 细胞藻类（生产者） 7个环节的食物链（我国蛇岛）：
老鹰抓蝮蛇，蝮蛇吃小鸟，小鸟啄蜘蛛，蜘 蛛结网捕蜻蜓，蜻蜓抓飞虫，飞虫吃花蜜。
1/4，其余部分也是在死后被分解者分解的. 多数的陆地生态系统和浅水生态系统是碎 屑食物链占优势。
第二节 生态系统的组成和结构
• 2)捕食食物链：直接以生产者为基础，继之 以植食性动物和肉食性动物，能量沿着太 阳→生产者→植食性动物→肉食性动物的途 径流动。如：青草→野兔→狐→狼。
生态系统生态学
生态系统生态学简介生态系统生态学是生态学的一个重要分支，研究的是生物与环境之间的相互作用关系和能量流、物质循环的规律。
它关注的是整个生态系统的结构、组成与功能，以及生物与环境之间的相互关系。
生态系统生态学不仅对于理解生态系统的演变和稳定具有重要意义，还对于生态系统的可持续发展和生物多样性的保护具有深远的影响。
生态系统的定义生态系统是由生物群落、与之相互作用的非生物因素组成的一个相互联系的整体。
它包括了生物群落内的各种生物个体以及它们的生境环境。
生态系统一般分为陆地生态系统和水生生态系统两大类，其中陆地生态系统包括森林、草原、沙漠等，而水生生态系统则包括湖泊、河流、海洋等。
生态系统的组成生态系统由生物群落和环境因素组成。
生物群落是由不同物种的个体组成的群体，它包含了植物、动物和微生物等各种生物。
这些生物之间通过食物链或食物网相互联系，在共同的生境中共同生存和繁衍。
而环境因素则包括了光、温度、湿度、土壤因子等非生物因素，这些因素对于生物的生存和发展都有着重要的影响。
生态系统的功能生态系统具备多种功能，其中包括能量流动、物质循环和维持生物多样性等。
能量流动能量是生态系统中最基本的驱动力之一。
光合作用是能量输入的主要方式，通过植物的光合作用，将太阳能转化为化学能，再通过食物链和食物网传递给其他生物。
能量在生物体内经过代谢转化，最终以热能的形式散失到环境中。
能量的流动保证了生态系统中生物的生存和生活活动。
物质循环物质循环是生态系统中的另一个重要功能。
生态系统中的物质包括了水、碳、氮、磷等多种元素，它们在生物体内不断循环利用。
植物通过光合作用吸收二氧化碳，并将其转化为有机物，同时释放氧气。
动物则通过食物链获得有机物，并将其代谢产生的废物排出体外。
这些废物又成为其他生物的养分，形成了物质循环。
维持生物多样性生态系统中的生物多样性是生态系统的重要组成部分，也是生态系统正常运作的关键。
生物多样性包括了物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性等。
生态系统生态学
第五章生态系统生态学第一节生态系统的一般特征第二节生态系统的能量流动第三节生态系统的物质循环第四节自然生态系统第一节生态系统的一般特征* § 1 生态系统的概念* § 2 生态系统的组成成分* § 3 生态系统的结构* § 4 生态系统的功能* § 5 生态系统的稳定性* § 6 生态系统的服务功能§1 生态系统的基本概念* 生态系统( ecosystem )的定义:* 由英国植物生态学家A.G.Tansley(1935) 提出* 指在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位，这个生态学功能单位称生态系统。
* 生态系统的特点:* 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这些能量在流动过程中的巨大损失，因此，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。
§2 生态系统的组成成分* 无机物* 有机化合物* 气候因素* ②生产者(producer)* ③消费者(consumer)* ④分解者( 还原者)(decomposer)§3 生态系统的结构* 空间结构* 时间结构* 营养结构(生物结构)* 食物链(C.Elton,1927)* 食物网* 食物链和食物网概念的意义* 生态系统的营养结构及能流和物流间的关系一个食物链的例子“ 螳螂捕蝉，黄雀在后” 食物链* 食物链( food chain )和营养级( trophic level )：食物链指生态系统中不同生物之间在营养关系中形成的一环套一环似链条式的关系，即物质和能量从植物开始，然后一级一级地转移到大型食肉动物。
生态系统和生态学的概念和原理
生态系统和生态学的概念和原理人类是地球上生态系统的一份子，我们的健康和生存依赖于生态系统的稳定和健康。
生态学提供了解决我们与自然之间的关系的基础知识和工具，以及生态问题的解决方案。
本文将介绍生态系统和生态学的概念和原理。
一、什么是生态系统生态系统是包括生物（植物、动物和微生物）与非生物因素（水、大气和土壤）之间复杂互动的系统。
生态系统可以是山区、森林、河流、湖泊、海洋、草地和城市等广泛范围的生态环境区域。
生态系统中的生物组成一个生命群落，彼此之间存在着复杂的关系，从而形成种群。
而这些种群之间的关系和环境的关系，就构成了生态系统。
二、生态学的研究对象生态学研究生态系统的结构、功能和相互关系，以及如何保持生态系统的稳定和健康。
在生态学领域内，我们主要研究以下几个方面：1. 一物种的生与死生态学研究一种生物在生态系统中所扮演的作用，当这种生物死亡之后，对周围生态系统的影响是什么，这是很重要的。
因为，如果一物种死亡之后对周围的生态系统产生的影响非常大，那么在以后的生态循环中，也会对周围的生物产生很大的影响。
2. 群落的发展和演替生态学还研究生态系统中各种群落的发展和演替的规律。
从一个初期的生态系统出发，一步步发展到一个复杂的、多样化的生态系统，这个过程被称为演替。
每个演替阶段都形成一种不同的生态系统。
3. 生态系统中的物质和能量转移当谈到生态系统的时候，总会提到“食物链”，食物链是描绘一个群落内各种生物之间的关系和能量转移过程。
也就是说，食物链描绘了生态系统中物质和能量的流动和转移过程。
4. 生态系统的稳定性生态系统要想保持稳定，各种要素之间的相互关系需要达到一种均衡状态。
生态学研究这种稳定的状态，以及如何保持这种稳定状态。
例如：如果一个物种突然绝灭，这个物种对其他物种的约束将失去，这样生态系统就会失去这个物种的影响，最终导致生态系统的不稳定。
三、生态学的原理生态学按照生态学设备的不同，可以分为许多学科。
第三章 生态系统生态学
（3） 当地农民如果一改往常不种红花三叶草 而改种一 种开白花、蜜腺较浅的三叶草，这种白花三叶草 茎柔软，难以支持土蜂飞落， 不久本地小蜂成为 优势种，这时小蜂与土蜂 间成为 竞争 关系。出 现土蜂大幅减少 的现象说明了 适应的相对性 ， 其原因在于 环境条件的改变 。
b、食物网：指许多食物链彼此相互交错连接而成的复杂 营养关系。可表示为： 生产者1 生产者2 生产者3 次级消费者1
生 态 系 统 的 生 态 学
C、行为信息
指动物通过自己的各种行为和动作向同伴们发出信息 动物的特殊行为，对于同种或异种生物也能传递某 种信息。留心观察身边的猫、狗等小动物的生活， 就能发现很多信息传递的例子，
生 态 系 统 的 生 态 学
d 、营养信息 指通过营养交换形式把信息从一个种群传递给另一种群
100 75
50
25
0
500
600
700
800
波长/nm
资料分析：生态系统中信息传递的重要性 c、自然界中，植物开花需要光信息刺激，当日照时
间达到一定长度时，植物才能开花；
生 态 系 统 的 生 态 学
许多动物都能在特定时期释放用于吸引异性 的信息素；目前科学家已经确定了其化学结构和 性质的200多种昆虫信息素中，大部分用来传递 性信息。
二、生态系统中不同层次的概念：
生物个体
（同种）
种群
（不同）
生物群落
能自由交配 产生可育后代
生 态 系 统 的 生 态 学
相互之间有直 接或间接作用
（最大的）
相能物相同 互量质结无 作流循合机 用动环通环 而和过境
生物圈
生态系统
包含地球上 的全部生物 及无机环境
生态学-第五章 生态系统生态学-1生态系统概论
食物网：许多长短不一的食物 链互相交织成复杂的网状关系
（一）食物链与食物网
（一）食物链与食物网
2、食物链的类型
捕食食物链，指一种活的生物取食 另一种活的生物所构成的食物链。 捕食食物链都以生产者为食物链的 起点。
（一）食物链与食物网
2、食物链的类型
寄生食物链：由宿主和寄生物构成。 它以大型动物为食物链的起点，继 之以小型动物、微型动物、细菌和 病毒。后者与前者是寄生性关系 。
食物链和食物网概念的意义
食物链是生态系统营养结构的形象体现。通过食 物链和食物网把生物与非生物、生产者与消费者、 消费者与消费者连成一个整体，反映了生态系统 中各生物有机体之间的营养位置和相互关系；各 生物成分间通过食物网发生直接和间接的联系， 保持着生态系统结构和功能的稳定性。 生态系统中能量流动物和物质循环正是沿着食物 链和食物网进行的。 食物链和食物网还揭示了环境中有毒污染物转移、 积累的原理和规律。
物种数目： 个体数量： 生殖力： 个体体积： 觅食范围： 搜索能力： 行为复杂度： 取食专一性： 寿命：
多→少 多→少 高→低 小→大（一般） 小→大 弱→强 低→高 弱→强 短→长
（三）生态系统的空间与时间结构 空间结构 垂直结构（成层性） 水平结构（镶嵌性） 时间结构 季节动态（季相） 年变化
和非生物的成分之间，通过不断的物质循环 和能量流动以及信息传递而相互作用、相互 依存的统一体，构成一个生态学的功能复合 体。 森林生态系统 草地~ 沙漠~ 苔原~ 小树林 一颗树
地球生物圈 陆地生态系统
海洋~ 淡水~ 最高级 高级
中级
小型
微生 态系统
生态系统生态学 重点
第四章生态系统生态学一、名词解释1.生态系统（Ecosystem）生态系统是在一定时间和空间范围内，生物和非生物成分通过物质循环、能量流动和信息交换而相互作用、相互依存所构成具有一定结构和功能的一个生态复合体2.生态入侵（Ecological invasion）指由于人类有意识或无意识把某种生物带入适宜栖息和繁衍地区，种群不断扩大，分布区逐步稳步的扩展，这个现象叫生态入侵3.全球变化（Global change）是指可持续改变的地球承载生物能力的全球环境变化(气候、土地生产力、海洋和其他水资源、大气化学以及生态系统的改变)4.生物多样性（biological diversity）生物多样性是指在一定时间和一定地区所有生物（动物、植物、微生物）物种及其遗传变异和生态系统的复杂性总称。
它包括遗传(基因)多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。
5.初级生产（primary production）指自养生物即无机营养性生物所进行的有机物的生产。
在—般生态系统中，光合成生物（绿色植物和光合细菌）所进行的有机物生产在数量上占绝大多数，因此，一般也多指光合成生物的有机物的生产。
6.食物链（food chains）是表示物种之间的食物组成关系，在生态学中能代表物质和能量在物种之间转移流动的情况。
7.生态金字塔(ecological pyramid)生态金字塔（ecological pyramid）把生态系统中各个营养级有机体的个体数量、生物量或能量，按营养级位顺序排列并绘制成图，其形似金字塔，故称生态金字塔或生态锥体。
8.生物地球化学循环(biogeo-chemical cycle)环境中各种元素沿着特定的路线运动，由周围环境进入生物体，最后回到环境中，各种元素运动路线所包含着的活有机体的有机阶段和由各元素基本化学性质所决定的、无生命的阶段所组成的循环运动过程，称为生物地球化学循环。
二、问答题1.试述生态系统的成分与结构。
第六章 生态系统生态学
害虫危害与作物损失模型
四、联合各组成成分的关系，构成系统模型
几种不同的建模方法
一、统计模型（黑箱模型）
X(t)
Y=f(x)
Y(t)
二、分室模型
分室模型（Compartment model）简介
最初的背景
脊椎动物生理学和医学研究 Tracer experiments 示踪物试验 The tracer experiments encouraged development of a mathematical theory, compartmental analysis. 二十世纪四十年代，五十年代 生态学的应用
例如同种生物的种群密度的调控，异种生物种群的数量调控， 生物与环境之间的相互适应的调控。
﹡正、负反馈相互作用和转化，从而保证了生态系统达到一定的 稳态。
闭环系统（反馈系统）：在反馈系统中， 它能把系统过去的行动结果带回给系统， 以控制未来的行动。
种群动态系统 Nt=Nt-1+RNt-1
正反馈
一个简单的正反馈的种群增长系统
系统方框图
Energy
闭 系 统 开 系 统
孤 立 系 统
Matter
三、生态系统的建模
系统模型的建立步骤
一、系统环境两分法
环境
系统
环境
二、由系统分析的目标，确定系统组成成分和 系统的状态，建立系统的自由体模型
温,湿度
昆虫数量
害虫 杀虫剂
作物 作物状态
三、研究各组成成分相互作用关系
害虫
作物
R. E. Ricklefs (1979)在《生态学》一书中描绘了生态 系统中物质循环和能量流动的基本格局，形象的表明生态 系统中生物和非生物成分间相互作用和相互依赖的关系； 它们通过物质交换而联系在一起；驱使生态系统物质循环 的能量来自太阳。
生态系统生态学
4，非生物环境 • 无机物质 • 有机化合物： 如蛋白质、糖类脂类和腐殖质。 • 气候因素
四、食物链和食物网
1，概念
各种生物按其取食和被食的关系而排列的链 状顺序称为食物链(food chain) 。如：
浮游植物→浮游动物→食草性鱼类→食肉性鱼类。 植物→蝴蝶→蜻蜓→蛇→鹰。
生物扩大作用(biological magnification) 如：DDT在海水中浓度为5.0×10-11g，浮游植物含 4.0×10-8g，蛤中4.2×10-7g，到银鸥达75.5×10-6g， 扩大了百万倍。营养级越高，积累剂量越大。
1，生产者(producers) ：绿色植物、蓝绿藻和光合细菌 2，消费者(consumers)：包括杂食动物、寄生生物
1食草动物(herbivores)
食肉动物(carnivores)
大型食肉动物或顶级食肉动物(top carnivores): 3，分解者(decomposer)
分解者主要是细菌和真 菌，也包括某些原生动物 和蚯蚓、白蚁以及秃鹫等 大型腐食性动物。
营养级的位置越高，归属于这个营养级的生物种类和数量 就越少。
离基本能源越近的营养级，其中的生物受到取食和捕食的压 力也越大，因而这些生物的种类和数量也就越多，生殖能力也 越强。
2，生态金字塔(ecological pyramid)
指各个营养级之间的数量关系。可用生物量、能量和个体 单位来表示。
六、生态效率（ecological efficiencies）
指各种能流参数中的任何一个参数在营养级之间或 营养级内部的比值关系。
各种能流参数如下：
1，摄食量（I）: 表示一个生物所摄取的能量。对于植物来说， 它代表光合作用所吸收的日光能；对于动物来说，它代表动物 吃进的食物的能量。 2，同化量（A）: 对于动物来说，它是消化后吸收的能量，对 分解者是指对细胞外的吸收能量；对于植物来说，它指在光合 作用中所固定的能量，常常以总初级生产量表示。
生态系统生态学
比例由一种形式转变为另一种形式
• 生态系统中的能量转换和传递过程，都可
8
食物链类型
• 捕食食物链
• 碎屑食物链
• 寄生食物链
9
捕食食物链
• 绿色植物为起点到食草动物进而到食肉 动物的食物链
• 植物-食草动物-食肉动物
– 草原上：青草-野兔-狐狸-狼 – 湖泊中：藻类-甲壳类-小鱼-大鱼
10
碎屑食物链
• 动、植物的遗体被
食腐性生物(小型
土壤动物、真菌、
细菌)取食，然后 到他们的捕食者的 食物链 • 植物残体-蚯蚓-线 虫类-节肢动物
• 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
3
生态系统的类型
一、按照生态系统的生物成分，可分为： • 植物生态系统：植物为主，如森林、草地 生态系统。 • 动物生态系统：动物为主，如鱼塘、畜牧 生态系统。 • 微生物生态系统：细菌、真菌等微生物为 主，如土壤腐殖层、池塘底泥。 • 人类生态系统：人为主体，如城市、乡镇 等生态系统。
20
• 同化效率：被植物吸收的日光能中被光合作用 所固定的能量比例，或被动物摄食的能量中被 同化了的能量比例：
• Ae =同化量/摄取量 =An / In
• 生长效率：
• n的生产量/ n的同化量
• =（n同化量-n呼吸量）/n同化量
• 消费和利用效率：
Ce = n+1的摄食能量/ n生产量
21
林德曼效率
– C：动物从外界摄食的能量；A：被同化能量； FU：排泄物；R：呼吸能量 – P：净次级生产量
34
2.3 生态系统中的分解
环境生态学第五章 生态系统生态学
H2S ,SO2,SO42- 大气
食物链
食物链（food chain）和营养级（trophic level） 食物链指生态系统中不同生物之间在 营养关系中形成的一环套一环似链条式的 关系，即物质和能量从植物开始，然后一 级一级地转移到大型食肉动物。食物链上 的每一个环节称为营养阶层或营养级，指 处于食物链某一环节上的所有生物种的总 和。
2024/4/8
食物链的类型
➢ 捕食食物链（grazing food chain）：又称捕食食 物链，以活的动植物为起点的食物链，如草食动 物、各级食肉动物。
牧草→ 羊、牛→ 狼
以绿色植物为起点，是活的生物体。 ➢ 腐食食物链（detrital food chain）：又称碎屑食
物链，从死亡的有机体或腐屑开始。
染物转移、积累的原理和规律。
2024/4/8
§4 生态系统的功能
能量流动：生产者→消费者→分解者 物质循环：生物 ← →环境 信息传递：包括营养信息、化学信息、
物理信息和行为信息等，构成信息网。
2024/4/8
生态系统的营养结构及能流和物流间的关系
（据周立志）
生态系 统的营 养结构 (物质 循环)
2024/4/8
澳大利亚进口屎克螂
因牛粪覆盖每年损毁牧场3600万亩 60年代，澳大利亚引入了 羚羊粪蜣(Onthophagus gazella)和 神农蜣螂(Catharsius molossus)等异地金龟， 对分解牛粪发挥了明显的作用。
2024/4/8
主要环境组分
辐射 大气 水体 土壤
2024/4/8
2024/4/8
§2 生态系统的组成成分
六大组成成分
无机物
有机化合物 非生物成分
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能量流动的生态效率
生态效率（ecological efficiencies）: 是指各种能流参数 中的任何一个参数在营养级之间或营养级内部的比值关系。 最重要的生态效率(Kozlovsky,1969)有同化效率、生长效 率、消费或利用效率、林德曼效率。 同化效率(assimilation efficiency,AE): 衡量生态系统中有 机体或营养级利用能量和食物的效率。AE=An/In, An为植物 固定的能量或动物吸收同化的食物，In为植物吸收的能或动 物摄取的食物。 生长效率(growth efficiency, GE) : 同一个营养级的净生产 量（Pn）与同化量（An）的比值。GE＝Pn／An。 消费或利用效率(comsumption efficiency,CE) : 一个营养 级对前一个营养级的相对摄取量。CE＝ In＋1／Pn， In＋1为 n＋1营养级的摄取量， Pn为n营养级的净生产量。 林德曼效率(Lindeman efficiency) : 指n与n＋1营养级摄 取的食物量能量之比。它相当于同化效率、生长效率和利 用效率的乘积，即：In＋1／In＝ An/In·Pn／An ·In＋1／Pn
生态系统的生物生产
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生物生产
生物生产：是生态系统重要功能之一。生态系统不断运 转，生物有机体在能量代谢过程中，将能量、物质重新 组合，形成新的产品的过程，称生态系统的生物生产。 生物生产常分为个体、种群和群落等不同层次。 生态系统中绿色植物通过光合作用，吸收和固定太阳能， 从无机物合成、转化成复杂的有机物。由于这种生产过 程是生态系统能量贮存的基础阶段，因此，绿色植物的 这种生产过程称为初级生产（primary production）， 或第一性生产。 初级生产以外的生态系统生产，即消费者利用初级生产 的产品进行新陈代谢，经过同化作用形成异养生物自身 的物质，称为次级生产（secondary production）， 或第二性生产。
பைடு நூலகம்
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依据物种的主要食性，将每个物种都归属于一个 特定的营养级，然后精确地测定每一个营养级能 量的输入值和输出值。
生态系统层次上能流研究的原理
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生态系统层次上能流研究的步骤
⑴确定组成生态系统生物组成部分的有机体成份； ⑵ 确定消费者的食性，确定消费者的分类地位； ⑶ 确定有机体的营养级归属，进而确定：
营养关系 生态锥体 生态效率
水生生态系统的能流过程
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直接观察法 肠胃法
生态系统能流分析的方法
血清技术
同位素示踪分析法
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稳定同位素法对生态系统进行能流分析
元素、核素、同位素、稳定同位素 许多化学元素有几种稳定同位素，如C的稳定同位素包括 和 12C和 13C，N的稳定同位素包括15N和14N，S的稳定同位素 包括34S和32S，它们在不同的环境以及不同的生物体中的含 量不同。 用稳定同位素进行能流分析的原理：由于不同的生物的稳定 同位素来源不同、对稳定同位的选择性利用，因此，所含的 轻重稳定同位素的比例不同。如生物在蛋白质合成过程中， 轻的N同位素被选择性地排出，结果体内的15N相对于食物 较高，因而当物质从一个营养级进入下一个营养级，组织中 的15N浓度变得较为丰富。生态系统中，最高的营养级15N的 相对浓度最高，最低的营养级15N的相对浓度最低。由于C4 植物含有相对高的13C ，因此，稳定同位素分析可以物种食 物中的C3和C4的相对浓度。
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生态系统中能量流动的途径
牧食食物链和腐食食物链是生态系统能流的主要 渠道。
能量流动以食物链作为主线，将绿色植物与消费 者之间进行能量代谢的过程有机地联系起来。
牧食食物链的每一个环节上都有一定的新陈代谢 产物进入到腐屑食物链中，从而把两类主要的食 物链联系起来。
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生产量和现存量关系示意图
生产量P 生产量P
现存量 A 减少量E P＝△B＋E
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现存量 B 减少量E
总初级生产与净初级生产
初级生产过程可用下列方程式概述： 光能 6CO2＋6H2O C6H12O6 ＋ 6O2 叶绿素 总初级生产(gross primary production,GP)与净初级生 产(net primary production,NP)：植物在单位面积、单位 时间内，通过光合作用固定太阳能的量称为总初级生产 (量)，常用的单位：J ·m -2 ·a-1 或 gDW ·m -2 ·a-1；植物 总初级生产（量）减去呼吸作用消耗掉的（R），余下的 有机物质即为净初级生产（量）。二者之间的关系可表示 如下： GP＝NP+R ； NP＝GP－R
能量在各营养级之间的数量关系可用生态金字塔 表示。
生态锥体(Charles Elton,1927)
生态锥体（ecological pyramid）: 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 （pyramid of energy）和数量锥体（pyramid of number） 。三类锥体合称为生态锥体。
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生物量和生产量
生物量（biomass）:某一特定观察时刻，某一空间范围内， 现有有机体的量，它可以用单位面积或体积的个体数量、 重量（狭义的生物量）或含能量来表示，因此它是一种现 存量(standing crop)。 现存的数量以N表示，现在的生物量以B表示。现存 生物量通常用平均每平方米生物体的干重(g· -2)或平均每 m -2 )。 平方米生物体的热值来表示(J · m 生产量(production): 是在一定时间阶段中，某个种群或生 态系统所新生产出的有机体的数量、重量或能量。它是时 间上积累的概念，即含有速率的概念。有的文献资料中， 生产量、生产力(production rate)和生产率(productivity) 视为同义语，有的则分别给予明确的定义。 生物量和生产量是不同的概念，前者到某一特定时刻为止， 生态系统所积累下来的生产量，而后者是某一段时间内生 态系统中积存的生物量。
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能流分析
研究生态系统能流的途径 生态系统层次上能流研究的原理 生态系统能流分析的内容 生态系统层次上能流研究的步骤 生态系统能流分析的方法 能流分析的实例
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研究生态系统能流的途径
生态系统能流分析可以在个体、种群、群落、和 生态系统层次上进行。
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影响初级生产的因素
CO2
取食
②
①
光
NP
光合作用 生物量
污染物 ③ H2O ④ 营养
R ⑤ O2＋温度⑥ GP
陆地生态系统中，初级生产量是由光、二氧化碳、水、营养 物质(物质因素) 、氧和温度(环境调节因素)六个因素决定的。
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初级生产量的测定方法
产量收割法：收获植物地上部分烘干至恒重，获得单位时 间内的净初级生产量。 氧气测定法：总光合量＝净光合量＋呼吸量 二氧化碳测定法：用特定空间内的二氧化碳含量的变化， 作为进入植物体有机质中的量，进而估算有机质的量。 pH测定法：水体中的pH值随着光合作用中吸收二氧化碳 和呼吸过程中释放二氧化碳而发生变化，根据pH值变化 估算初级生产量。 叶绿素测定法：叶绿素与光合作用强度有密切的定量关系， 通过测定体中的叶绿素可以估计初级生产力。 放射性标记测定法：把具有14C的碳酸盐(14CO32-)放入含 有天然水体浮游植物的样瓶中，沉入水中，经过一定时间 的培养，滤出浮游植物，干燥后，测定放射性活性，确定 光合作用固定的碳量。由于浮游植物在黑暗中也能吸收 14C，因此，还要用“暗吸收”加以校正。 Page 9
黑白瓶法
黑瓶 对照瓶 （呼吸作用） （消除误差）
白瓶
(净光合作用)
放 置 于 水 样 深 度 处
一定时间后，测各瓶的含氧量变化，求初级生产量
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次级生产的基本特点
动物产品 产生能量 同化(A) (P)
可利用 食用 (C) 保持能量
C=A+Fu A=P+R C=P+Fu+R P=C-Fu-R
①各营养级的生物量， ②各营养级能量或食物的摄入率， ③同化率， ④呼吸率， ⑤由于捕食、寄生等因素而引起的能量损失率；
⑷ 结合各个营养级的信息，获得营养金字塔或 能流图。
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湖泊能流分析的内容 水生生态系统的生物生产
初级生产 次级生产
水生生态系统的能量收支 水生生态系统的能量格局
参考文献 思考题 预习内容
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生物生产的基本概念 §1 生物生产 生物量与生产量 初级生产 总初级生产与净初级生产 影响初级生产的因素 初级生产量的测定方法 次级生产 次级生产的基本特点 次级生产量的测定方法
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稳定同位素浓度的计算公式
稳定同位素通常用较重的同位素相对于某个标准的偏离值， 单位为偏离值（±）的千分之一（±‰）。偏离值的计算公 式为： δx= [ (R样品/ R标准)-1] ×103 δ=± x = 较重同位素的相对浓度，如13C、15N、34S的‰ R样品＝样品中稳定同位素的比，如13C: 12C 、15N: 14N R标准＝标准的稳定同位素的比，如13C: 12C 、15N: 14N • 用作C、N、S标准的参照物是大气氮的15N: 14N比；PeeDee 石灰岩中的13C: 12C比，Canyon Diablo 陨石中的 34S:32S比。 如果δx ＝0，那么，样品和参照物中稳定同位素比相等；如 果 δx= － x ‰，那么样品中较重的稳定同位素的浓度较低； 如果δx= ＋ x ‰，那么，样品中较重的稳定同位素含量较高。 由于生态系统中不同的组成部分这些比值是不同的，因此， 生态学家可以用稳定同位素的比值来研究生态系统的结构及 其过程。