第十章_生态系统的一般特征

பைடு நூலகம்
生态平衡：生态系统通过发育和调节所
达到的一种稳定状态，它包括结构、功 能和能量输入和输出的稳定。 生态阈值：生态系统受外界干扰后，
自动调节的极限。 生态危机：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，从而威胁人类的生存。
§7 陆域生态系统
1、三向地带性
（1）、影响陆地生系统的因素 1）纬度：随纬度升高温度有规律变化
垂直带特点 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。 但长白山距海较近，属温带针阔叶混交林， 天山位于内陆，属荒漠范围。
ii 生物量金字塔
以相同单位面积上生产者和各级消费者的生物量即生 命物质总量建立的金字塔。对陆地、浅水生态系统中比较 典型，因为生产者是大型的，所以塔基比较大，金字塔比 较规则； 但对于湖泊和开旷海洋，第一性生产者主要为微型藻 类，生活周期短，繁殖迅速，大量被植食动物取食利用， 在任何时间它的现存量很低，导致这些生态系统的生物量 金字塔呈倒金字塔形。
分解者：
异养生物，如细菌、真菌、放线菌以及土壤原生动物和 一些土壤中小型无脊椎动物。将复杂的有机物还原为无 机物，把养分释放出来，归还给环境中。
生态系统结构的一般模型
§3 食物链和食物网

1、食物链(Food chain) ：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， 称为食物链 。
iii 数量金字塔: 单位面积内生产者的个体数目为塔基， 以相同面积内各营养级位有机体数目构成塔 身及塔顶。一般每一个营养级所包括的有机 体数目，沿食物链向上递减。 缺点：有时植食动物比生产者数目多。 如昆虫和树木；个体大小差别很大；个体大 小有很大差别，只有个体数目多少来说明问 题有局限性。
能量金字塔表达营养结构最全面，确切
热带雨林 常绿阔叶林 落叶阔叶林 北方针叶林
1）、热带雨林
热带雨林：指热带高温高湿地区那种茂密高耸而常绿的森林类 型。 a.位置 赤道及其两侧的湿润区域。 b.气候特点 （1）终年高温多雨。年平均气温26度以上。年降雨25004500毫米，全年均匀分布，无明显旱季。这里无明显的季 节变化。 （2）热带雨林中土壤和岩石的风化作用强烈，其风化壳可达 100米。土壤养分极为贫瘠，而且为酸性。 （3）雨林所需要的营养成分，几乎全储存在植物中，每年一部 分植物死去，在高温高湿条件下，有机物分解很快，能迅速 直接被的树根和真菌所吸收，形成一个几乎封闭的循环系统。
2、营养级位之内的生态效率
量度一个物种利用食物能的效率，即同化能量的 有效程度。
（1）同化效率Assimilation efficiency ： 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=An/In 肉食动物的同化效率高于植食动物。
(2)生长效率(growth efficiency)
3、生态系统是如何发展起来的？

英国学者坦斯利（Tansley）于1935年提出生态系统 的概念，强调生物和环境的不可分割性。 20世纪60年代以来，成为国际上生态学研究的焦点。 发展背景： （1）空间技术、遥感技术、计算机、环境监测仪器设 备、放射性同位素等的发展，使人们可以精确地测定 生态环境的变化。 （2）随着世界工农业的发展，出现了举世瞩目的世 界性问题，如人口增加，资源短缺、环境污染等问题 日益严重。
表示食物通过食物链的效率，永远是正 塔型； 数量金字塔过分突出小生物体的重要性； 生物量金字塔过分突出大生物体的重要 性。
§5 生态效率
生态效率：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，常以百分数表示。
1、能量参数
（1）摄取量（I）：表示各生物所摄取的能
量。 （2）同化量(A)：动物消化道内被吸收的 能量，即消费者吸收所采食的食物能；植物 光合作用所固定的日光能。 （3）呼吸量(R)：生物在呼吸等新陈代谢 和各种活动所消耗的全部能量。 （4）生产量(P)：生物呼吸消耗后所净剩 的同化能量值。 P= A- R
3、营养级位之间的生态效率
量度营养级位之间的转化效率。 （1）消费效率（利用效率）（consumption efficiency） 消费效率(Ce)=In+1/NPn 消费效率量度一个营养级对前一营养级的相对取食 压力。一般在20-35%范围内。每一营养级净生产 的65%-75%进入碎屑食物链，被损失到系统之外。 利用效率（Ue）=An+1/NPn 利用效率的高低，说明前一营养级的净生产量被后 一营养级同化多少。
c.热带雨林植被特点：
生态系统内各生物和非生物成分的关系是紧密相连 不可分割的整体。
（3）稳定平衡的特征
自然界生态系统总是趋向于保持一定的内部平衡关 系，使系统内各成分间完全处于相互协调的稳定状态。 生态系统内的负反馈机制是达到和维持平衡或稳定的重 要途径。
（4）对外开放的特征
生态系统之间都存在着能量和物质的交换。 如森林与河流之间营养的流通；森林植物得到来自太 阳的能量。
2、食物链类型
（1）捕食食物链(grazing food chain) 绿色植物为起点到食草动物进而到食肉动物的食物链。 如植物——植食性动物——肉食性动物。 (2）碎屑食物链(detritus food chain)： 以动、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。 （3）寄生性食物链： 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。如哺乳动物或鸟类——跳蚤——原生动物——细 菌——病毒。
输入
其它
输出
能源
太阳
物质和生物 环境
系统
能量、物质 迁出的生物
一个开放的生态系统模型
环境
§2 生态系统的组成与结构
生产者（producers） 生物环境 消费者(consumers) 分解者(decomposers) 生态系统 太阳辐射能 非生物环境 无机物质
有机物质
生产者： 自养型植物，包括所有进行光合作用的绿色植物和化能 合成细菌。绿色植物利用日光作为能源，通过光合作用 将吸收的水、CO2和无机盐类合成初级产品——碳水化 合物，可进一步合成脂肪和蛋白质。这些有机物成为地 球上包括人类在内的一切生物的食物来源。 消费者： 生活在生态系统中的各类动物和某些腐生或寄生菌类， 异养型生物，只能依赖生产者生产的有机物为营养来获 得能量。
3、生态金字塔
（1）概念：
指各营养级之间的数量关系，这种数量关系可采用生 物量、能量和个体数量单位，采用这些单位构成的生态金 字塔分别为生物量、能量和数量金字塔。
（2）类型
能量金字塔： 生物量金字塔 数量金字塔
i 能量金字塔：
各营养级所固定的总能量值的多少来构成的生态金字 塔。以相同的单位面积和单位时间内的生产者和各级消费 者所积累的能量比率来构造（千卡/平方米.年）。

（3）陆地生态系统的垂直分布格局
2、陆地生态系统

（1）森林生态系统
森林面积及生产力： 人类采伐前：６×109hm２ （45.8%) 1985年：4.17 ×109hm２ (31.7%) 陆地生态系统生产的有机质： 102×109 T 森林：58 ×109 T，占 56.8%(草地20.8 ×109T 农作物占:10.5 ×109 T)
纬度引起太阳高度角、季节变化，导致太阳辐射量不同，产生热 量差异。如从赤道到两极，每增加一个纬度，温度降低0.50.7度。
2）、经度：海陆、大气环流
经度地带性：在北美大陆和欧亚大陆，由 于海陆分布格局与大气环流特点，水分梯度 常沿经向变化，因此导致生态系统的经向变 化，即由沿海的湿润区的森林，经半干旱的 草原到干旱区的荒漠（植被因水分状况而按 经度呈带状依次更替。）。 植被类型呈现从低纬度向高纬度或沿经度 方向从高到低的有规律分布，这种现象称为 植被水平分布。包括纬度地带性和经度地带 性。
（2）林德曼效率
林得曼定律（十分之一定律）：能量沿
营养级的移动时，逐级变小，后一营养 级只能是前一营养级能量的十分之一左 右。
§6 生态系统的反馈调节和生态平衡
反馈调节：当生态系统某一成分发生变化，它必 然引起其他成分出现一系列相应变化，这些变化 又反过来影响最初发生变化的那种成分。 负反馈：使生态系统达到或保持平衡或稳态，结 果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分的变化。 正反馈：系统中某一成分的变化所引起的其他一 系列变化，反过来加速最初发生变化的成分所发 生的变化。使生态系统远离平衡状态或稳态。
组织生长效率(TGe)=NPn/An
生态生长效率(EGe)=
NPn/ In
营养级越高，生长效率越低。植物的生长
效率>动物。植物将光合能量大约40%呼 吸，60%生长，肉食动物同化能量大约 65%用于呼吸，35%用于生长。哺乳动物 呼吸消耗的能量最多，大约占同化量的9799%，只有1%-3%用于净生产量。
3）、海拔：温度(100-0.6°)、降水 温度、降水随海拔变化：海拔高度每上升 100米，气温下降0.6度。相当于平地北 移60公里。降水最初随高度的增加而增加， 但达到一定界限后，降水量又开始降低。 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 植被带的具体顺序。
3、食物网（Food web）
食物网：食物链彼此交错连结，形成一 个网状结构。
§4 营养级与生态金字塔
1、营养级（Trophic level） 处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。 2、生态系统中营养级数目 （1）各营养级消费者不可能100%利用前一营养级 的生物量； （2）各营养级同化率也不是100%，总有一部分排 泄出去； （3）各营养级生物要维持自身的活动，消耗一部分 热量。 由于能流在通过各营养级时会急剧减少，所以食物 链就不可能太长，生态系统中的营养级一般只有四、五 级，很少超过六级。
第十章
生态系统的一般特征
§1 生态系统的基本概念
1、什么是系统？
由相互联系、相互作用的若干要素结合而 成的具有一定功能的整体。
构成系统的条件：
由若干要素所组成
要素之间要相互联系，相互作用，相互制约 要素之间通过相互作用，产生跟各个组成成 分不同的新功能，即整体功能。
2、生态系统的概念：
在一定空间中，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。
（2）、陆地生态系统的水平分布格局
纬度地带性：由于热量沿纬度的变化，出现生态 系统类型有规律的更替，如从赤道向两极依次出 现热带雨林（Tropical forest）、亚热带常绿 阔叶林（Subtropical evergreen forest）、 温带落叶阔叶林（Temperate deciduous forest）、寒温带北方针叶林（Taiga, coniferous forest）、苔原（Tundra）。即纬 度地带性（植被类型呈现从低纬度向高纬度的有 规律分布）。 我国纬度地带性： 从南自南沙群岛，北至黑龙江，跨50多个 纬度，由于纬度的差异，从南向北形成各种热量 带：热带、亚热带、温带和寒温带。于此相应， 在湿润森林区域内，植被类型由南到北顺序为： 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。
4、生态系统在生物科学中的位置
宇宙 太阳系 行星 地球 生物圈 生态系统 群落 种群 有机体 器官系统 器官 组织 细胞
生态域
分子
原子
5、生态系统的特征
（1）动态特征
生态系统是不断变化的系统。随着时间的推移，生 态系统总是从比较简单的结构向复杂结构状态发展，最 后达到相对稳定的阶段。
（2）相互作用和相互联系的特征