第十章生态系统分析
第十模块知识点总结
第十模块知识点总结本文将对第十模块的知识点进行总结，主要包括以下几个方面：生态环境保护、环境管理和资源利用等内容。
第一部分：生态环境保护生态环境保护是指采取一系列措施，以维护和改善自然生态环境，为人类提供良好的生存和发展条件。
生态环境保护的内容非常广泛，涉及到生态系统的保护和恢复、物种多样性的维护、水资源和空气质量的改善、气候变化调控等。
生态系统是生态环境保护的基本单位，包括陆地生态系统、淡水生态系统和海洋生态系统。
生态系统的保护和恢复是生态环境保护的首要任务。
生态系统的保护需要综合考虑生态学、生物学、土壤学、水文学等学科知识，通过采取合理的管理措施，维持生态系统的结构和功能，保护生物多样性，维护生态平衡。
物种多样性是生态环境保护的重要内容之一。
物种多样性对于生态系统的稳定和健康具有至关重要的作用，是维持生态平衡的基础。
保护和恢复物种多样性需要采取多种措施，包括建立自然保护区、禁止非法捕捞和砍伐、加强对濒危物种的保护等。
水资源和空气质量是生态环境保护的重点内容。
水资源是人类生存和发展的基本条件之一，其保护和合理利用对于维护生态平衡、保障人类健康至关重要。
对水资源的保护需要加强水体的污染防治，控制排放，加强水体管理和保护。
空气质量是人类健康和生存的重要条件，空气污染对人类健康和生态环境造成了严重的危害。
气候变化是当前全球关注的热点问题，气候变化对于自然环境和人类社会都具有重要影响，应对气候变化是各国共同面临的挑战。
生态环境保护需要采取有效措施，减缓气候变化对生态环境的影响，适应气候变化的影响，促进经济社会的可持续发展。
第二部分：环境管理环境管理是指为实现良好的生态环境目标，对环境资源及其利用进行合理规划、选择、控制以及评价与改进各种管理活动。
环境管理的目的是维护和改善生态环境，保证资源的可持续利用，减少环境污染和生态破坏，促进经济社会的可持续发展。
环境管理主要涉及环境规划、环境评价、环境监测和环境治理等内容。
生态系统的结构和功能特征分析
生态系统的结构和功能特征分析生态系统是指由生物和非生物因素相互作用形成的自然生态环境。
生态系统的结构和功能特征对于我们认识和保护自然环境至关重要。
本文将分析生态系统的结构和功能特征，并探究它们之间的相互关系。
I. 生态系统的结构生态系统的结构包括生物组成和非生物组成两个方面。
1. 生物组成生态系统的生物组成包括植物、动物和微生物三个方面。
它们之间相互作用，形成了生态系统的生物多样性。
植物是生态系统的基础。
它们通过光合作用产生氧气和有机物，提供了其它生物的食物和氧气。
动物是生态系统的消费者，它们通过食物链和食物网获得养料。
微生物则在物质循环和能量流动中起到了重要的作用，促进有机物的分解和养分的释放。
2. 非生物组成生态系统的非生物组成包括水、大气、土壤和光照等因素。
它们对生态系统的结构和功能产生着重要的影响。
水是生态系统的重要组成部分。
它在包括动物、植物和微生物在内的所有生物体内占有很大的比例。
水还通过降水和蒸发等形式，促进生物体内的物质循环和能量转化。
大气是生态系统的重要组成部分。
它通过氧气和二氧化碳的含量，促进光合作用和呼吸作用的进行。
大气还通过气压和风力等因素，对生物体的适应性和分布范围产生着影响。
土壤是生态系统的重要组成部分。
它提供了植物生长所需要的水分、营养和支撑，同时也是微生物的生境。
土壤还通过物质循环和固碳作用，对大气中CO2的浓度起到了影响。
光照是生态系统的重要组成部分。
它是光合作用进行的重要条件。
光照还决定了植物的生长和动物的行为，通过光周期等因素，对生态系统的节律性和稳定性产生影响。
II. 生态系统的功能特征生态系统的功能特征包括物质循环、能量流动和自我调节三个方面。
1. 物质循环物质循环是生态系统的重要功能之一。
它通过植物、动物和微生物等生物体之间的相互作用，完成了营养物质在生态系统内的循环利用和转化。
物质循环包括水循环、碳循环、氮循环、磷循环等。
这些循环相互联系，构成了生态系统复杂的物质转化网络。
森林生态系统经营
第十章森林生态系统经营第一节森林生态系统经营理论一、有关森林的基本概念1．森林经营的基本概念按着起源不同，可把森林分为天然林和人工林，顾名思义，天然林就是由天然更新和演替过程形成的森林，人工林就是由人工更新和培育形成的森林；而天然林又可根据其受干扰的程度的不同分成原始林、过伐林、派生林和次生林，原始林是未经过任何破坏的原生植被，次生林是原始林经受大面积反复的破坏后，在次生裸地上形成的次生植被，过伐林和派生林介于二者之间。
虽然所用的词语不同，但是后三者基本属于次生林范畴，所以我们常常把后三者统称为次生林（图10-1）。
原始林过伐林是对原始林经过不合理的采伐后残留的林分，介于原始林和次生林之间的一种类型。
其林相特点是复层异龄，上层较稀疏，多为原生群落中过熟阔叶树及干形不良或多少已腐朽的针叶树，林下多具明显的更新层、演替层，原生群落中的主要树种有明显的恢复趋势，生境及林下植被基本与原始林相同。
这些林分分布于原始林的外围及次生林的深处，它们恢复到原生群落的类型组有保证，而且速度也最快。
对于过伐林的经营措施主要是进行林相整理，即伐去部分劣质林木（包括部分过熟、遗传品质差和严重病虫害的树木），尽快采伐利用上层的过熟木（同时具有解放更新层的作用），给目的树种及其他优良林木的生长和更新创造条件；抚育更新层和演替层，在更新不均匀或更新数量不足的地方进行目的树种的补植，从而改善林分结构、提高现有林分的质量。
经过人工经营的林分，仍应保持原有复层异龄混交的结构不变，可以达到更新健康、生产力更高和多种效益的可持续利用。
派生林是在原始林区内，原生群落经人类活动和病虫害、火灾及其它自然灾害影响，使原生群落受到小面积的破坏（如小面积的采伐、开垦或火烧）退化到次生裸地，短期内经过次生演替而复生的次生群落。
其组成树种多为喜光、速生的树种。
由于面积不大，周围仍由原生的群落存在，整个环境的变化不大，原生群落主要树种的种源比较充足，迹地上为先锋树种所占据。
第十章 生态系统中的能量流动
经过同化作用形成自身的物质，称为次
级生产，亦称第二性生产。
个体的能量划分
Allocation of energy within one link of a food chain
2. 次级生产量的生产过程
猎物种群生产量（886.4g）
未捕获（876.1g）
被捕获（10.3g）
被吃下（7.93g）I
Fig. An Antarctic dry valley.
4.温度：
温度升高，总光合速率升高，但超过最适温度则 又转为下降；而呼吸速率随温度上升而呈指数上 升；结果使净生产量与温度呈峰型曲线。
5.营养元素
Fire 刺激生 长与繁殖。
（二）水域生态系统
1.光：
2. 营养物质：
由于缺乏营养物质，海洋生产力偏低。
The 2nd LAW OF THERMODYNAMICS APPLIED TO A FOOD CHAIN
A diagram showing the loss of energy during its transfer between trophic levels in a forest community. The width of the arrows is roughly proportional to the quantity of energy transferred or lost.
生产率(productivity rate)，或生产力(productivity)。 5.生物量(biomass):是指某一时刻调查时单位面积上积 存的有机物质(kg/m2)。以鲜重(fresh weight,FW)或 干重(dry weight，DW)表示。
6.现存量(standing crop)：是指绿色植物初级生产量
第十章 生态系统的物质循环
图11-2 全球水循环 (Smith, 1974)
20
二、生态系统中的水循环
生态系统中的水循环包括截取、渗透、蒸 发、蒸腾和地表径流。植物在水循环中起着重 要作用，植物通过根吸收土壤中的水分。与其 他物质不同的是进入植物体的水分，只有
1％～3％参与植物体的建造并进入食物链， 被其他营养级所利用，其余97％～99％通过叶 面蒸腾返回大气中，参与水分的再循环。例如， 生长茂盛的水稻，一天大约吸收70t/hm2的水， 这些被吸收的水分仅有5％用于维持原生质的 功能和光合作用，其余大部分成为水蒸气从气 孔排出。
33
生态系统通过以下两个途径吸入人类喷洒 的DDT并经过食物链加以富集。一是经过植物 的茎、叶及根系进入植物体，在体内积累起 来，被食草动物吃掉再被食肉动物所摄取， 逐级浓缩；二是喷洒的DDT落入地面，经过土 壤动物，例如吃土壤中有机物碎片的蚯蚓等， 再被地上的食虫动物如小鸡所捕食，小鸡再 被鹰等食肉鸟所捕捉，逐级浓缩，这种通过 食物链加以浓缩的过程称之为富集，或生物 放大。图11-7说明了母乳中DDT和PCB（多氯 联苯）含量与三个月以上的胎儿身体中含量 的关系。
34
图11-7 母乳与未出生婴儿身体中DDT和PCB的含量
(Ahlheim，1989)单位：mg/kg
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图11-8 从浮游生物到水鸟的食物链中DDT质量分数(×10-6)的增加
(Ahlheim，1989)
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(二) 汞
汞是一种具有高度毒性的非生命必需元 素，汞在生物体内易与中枢神经系统的某些 酶类结合，因而容易引起神经错乱，如疯病、 精神呆滞、昏迷以至死亡。此外，汞和一种 与DNA一起发生作用的蛋白质形成专一性的结 合，这是汞中毒引起先天性缺陷的原因。当 汞进入生态系统中，被环境中特定的微生物 转化为汞的有机化合物，如甲基汞，它是一 种脂溶性的有机汞化物，比无机汞毒性高 50～100倍，且更易被其他生物所吸收，其毒 性也明显增加，进入人体可分布全身，尤其 进入肝、肾，最后到达脑部，且不易排泄掉。 (图11-9)
农业生态系统调控的生态学原理
自然生态系统基础上的半人工生态系统，合理的农业生态系统内部应该形成环网结构和生态工 艺流程，其中使每一组分既是下一组分的“源”，又是上一组分的“汇”。
2020/11/17
13-5
一、物质循环和能量转化原理
（二）能量转化原理
1．能量递减原理
热力学定律与生态学的关系十分明显，各种各样的生命表现都伴随着能量的传递和转化。农业生态系统是开放系 统，它倾向于保持较高的自由能而使熵较小，只要不断有物质和能量输入和不断排出熵，开放系统便可维持一种 稳定的平衡状态。
2．不可逆流动
农业生态系统中的能量，以物质为载体，沿食物链从低营养级向高营养级传递。在此过程中，逸散于环境中的能 量不可能再返回到食物链，产生类似于物质循环利用的功能，因此人类只有以不同方式向生态系统适时补加能量， 才可能发挥正常的系统功能，任何希望通过系统本身调节而实现“永动”的目的都是不现实的。
例如，在盐碱地的开发利用中，先锋植物必然具备耐盐碱特性，当土壤理化 性状改良到可以栽培其它作物的阈值范围时，则可改种其它高经济价值的作物。 演变，生物与环境的协同作用至关重要。
2020/11/17
13-8
二、生物与环境关系原理
（三） 环境资源有限性原理
农业环境资源指某种或某些自然物质资源为载体或介质，在多种自然力的作 用下而形成的具有不同环境功能的自然生态系统的自然景观。生物的生存依赖 各种环境资源，环境资源在质量、数量、空间和时间等方面都具有一定的限度。 生态系统在不降低自身自动调节能力的前提下，对外界压力有一个最大忍受限 度，即生态阈值。生物只有分布和生存在生态阈值限度之内，才可维持稳定的 生产力。
Agroecology
第十章 农业生态系统的调控
生态系统的结构与功能的归纳
生态系统的结构与功能的归纳
生态系统是环境中的生物和非生物部分相互作用的复杂网络，
由生态群落、生态位、生态圈等组成。
生态系统的结构与功能紧密
相关，下面对其进行归纳：
1. 生态系统结构
生态系统包括生物圈、大气圈、水圈和岩石圈四个部分。
在生
物圈中，生物是生态系统中最为重要的组成部分。
生物与非生物环
境相互作用，形成各种生态关系，包括食物链、生态圈和生态位等。
不同生态环境中的生物质量和物种多样性也不同。
2. 生态系统功能
生态系统具有多种功能，如物质转化、能量流动、生境提供、
气候调节、水文循环等。
生态系统能够将太阳能转化为化学能，维
持生态系统中生物的生存。
生态系统还可以维持水、气、土地等资
源的稳定，提供各种生态服务。
同时，生态系统还可以调节气候、
调节水文循环，保持全球的生态平衡。
3. 生态系统的保护
生态系统是人类赖以生存的基础，保护生态系统是我们每个人的责任。
人们应该尽可能地减少生态系统对人类活动的干扰，保护自然环境和生态系统的多样性。
保护生态系统有着重要的经济、社会和生态效益。
综上所述，生态系统的结构与功能密不可分，只有正确地认识和保护生态系统，才能实现可持续发展。
生态系统的物质循环和能量流动教案
生态系统的物质循环和能量流动教案第一章：引言教学目标：1. 理解生态系统的概念。
2. 掌握生态系统中物质循环和能量流动的关系。
教学内容：1. 生态系统的定义和组成。
2. 物质循环和能量流动的概念。
3. 物质循环和能量流动在生态系统中的重要性。
教学活动：1. 引入生态系统的概念，引导学生思考生态系统的组成和作用。
2. 讲解物质循环和能量流动的定义，并通过实例解释其在生态系统中的运作。
3. 讨论物质循环和能量流动在生态系统中的重要性，引导学生思考其对生物圈的影响。
作业：1. 复习生态系统的定义和组成。
2. 思考物质循环和能量流动在生态系统中的作用。
第二章：物质循环教学目标：1. 理解物质循环的概念和过程。
2. 掌握物质循环在生态系统中的作用。
教学内容：1. 物质循环的定义和过程。
2. 物质循环的主要途径。
3. 物质循环在生态系统中的作用。
教学活动：1. 复习物质循环的定义，引导学生思考物质循环的过程。
2. 讲解物质循环的主要途径，如水循环、碳循环等，并通过实例解释其在生态系统中的运作。
3. 讨论物质循环在生态系统中的作用，如养分循环、生物地球化学循环等，引导学生思考其对生物圈的影响。
作业：1. 复习物质循环的定义和过程。
2. 思考物质循环在生态系统中的作用。
第三章：能量流动教学目标：1. 理解能量流动的概念和过程。
2. 掌握能量流动在生态系统中的作用。
教学内容：1. 能量流动的定义和过程。
2. 能量流动的途径和形式。
3. 能量流动在生态系统中的作用。
教学活动：1. 复习能量流动的定义，引导学生思考能量流动的过程。
2. 讲解能量流动的途径和形式，如食物链、食物网等，并通过实例解释其在生态系统中的运作。
3. 讨论能量流动在生态系统中的作用，如能量转换、能量传递等，引导学生思考其对生物圈的影响。
作业：1. 复习能量流动的定义和过程。
2. 思考能量流动在生态系统中的作用。
第四章：物质循环和能量流动的关系教学目标：1. 理解物质循环和能量流动之间的关系。
初三生物生态系统结构分析
初三生物生态系统结构分析一、生态系统的概念•生态系统是指在一定地域内，生物与环境形成的统一整体。
•生态系统由生物部分和非生物部分组成。
二、生态系统的组成1.生物部分•生产者：绿色植物，能进行光合作用制造有机物。
•消费者：动物，不能进行光合作用，直接或间接以植物为食。
•分解者：细菌、真菌等微生物，分解动植物遗体或动物的排泄物中取得有机物来生成无机物。
2.非生物部分•阳光：为生态系统提供能量。
•空气：提供生物呼吸所需的氧气。
•水：生物生存所需的重要资源。
•土壤：提供生产者生长所需的养分。
三、生态系统的结构1.生态系统的层次结构•个体：生态系统中的生物个体。
•种群：在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体。
•群落：在一定时间内占据一定空间的所有种群的集合。
•生态系统：生物群落与其无机环境相互作用的自然系统。
2.生态系统的营养结构•食物链：生产者与消费者之间吃与被吃的关系。
•食物网：多个食物链相互交织形成的复杂关系。
四、生态系统的功能1.物质循环：生态系统中物质在生物群落与无机环境间循环。
2.能量流动：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程。
3.信息传递：生物之间通过信息传递影响彼此的行为。
五、生态系统的类型1.森林生态系统：生产力高，生物多样性丰富。
2.草原生态系统：生产力较高，动植物种类较多。
3.海洋生态系统：生产力高，生物种类繁多。
4.淡水生态系统：生产力较低，生物种类多样。
5.农田生态系统：人为干预较大，以农作物为主。
6.城市生态系统：人类活动为主，生物多样性较低。
六、生态系统的稳定性和破坏1.生态平衡：生态系统中各种生物的数量和所占的比例总是维持在相对稳定的状态。
2.生态系统的稳定性：受到干扰后，生态系统能维持原有结构和功能的能力。
3.生态破坏：由于人类活动或自然因素导致生态系统结构破坏、功能丧失。
七、生态保护1.保护生物多样性：保护生物种类的多样性、基因的多样性和生态系统的多样性。
2.可持续发展：合理利用自然资源，保持生态系统的稳定性。
生态系统概述
组 成
分、 适宜的温度等
生态系统中植物、动物、细菌真 菌、非生物因素分别有什么作用？
生态系统的组成、地位和作用
绿色植物
生产者
把无机物制 造成有机物 并贮存能量
动 物 细菌和真菌 非生物
消费者
分解者
主要包括 阳光、空 气、水等 物质。
消耗有机物和 能量。
把复杂的有 提供必
机物分解成简 要的物
单的无机物， 质和能
生态系统: 在一定自然区域内，_所_有__生_物__及 其生__活_的__环_境_共同构成生态系统。
思考
一个生态系统包括了哪些组成成分呢? 下面我们以凯巴森林系统来进行分析一下.
根据各种生物生活的特 点，可将凯巴森林中的生物 分为哪几种类型？
除图中所示生物，这个森 林中还存在什么类型的生物？
1.地球上最大的生态系统是（ ）
A、海洋生态系统
B、森林生态系统
C、沙漠生态系统
D、生物圈
2．公园池塘里生长了大量水草，生活着一群鱼儿．小
虾，还有一些细菌，这些生物和它们的生活环境共同构
成了（ ）
A．一群生物
B．一个生态系统
C．一个食物网
D．一个生物圈
3.生态系统中的消费者是指（ ）
A．以生产者为食的动物
归还到无机环 境中去。
量
上图中反映了生产者、消费者、分解者、 非生物因素之间什么关系？
紧密联系，彼此作用，构成一个整体。
1．生态系统的定义
在一定自然区域内，所有生物及其生 活的环境共同构成生态系统。
2．生态系统的组成及各组成成分的作用
植物 ：——生产者 动物 ：——消费者 细菌、真菌 ：——分解者 非生物因素 ：提供必须的物质和能量
生态系统剖析
生态系统剖析生态系统是指由生物群落和其所处的非生物环境相互作用所组成的一整套相互关联的系统。
它是地球上生命活动的基本单位，维系着地球生物多样性和环境的平衡。
本文将通过对生态系统的剖析，来探讨其组成、功能和重要性。
一、生态系统的组成生态系统由两个主要组成部分构成：生物群落和非生物环境。
生物群落是由各种不同类型的生物群体组成的，它们相互作用并且与环境相适应。
非生物环境包括土壤、水、气候等，它们为物种的生存和繁衍提供了必要的条件。
1. 生物群落生物群落是同一生态位上的各种生物个体的总体，它包括各种生物种类以及它们的相互关系。
在生物群落中，不同物种之间存在着竞争、合作、捕食等关系。
例如，一个湿地生态系统可能包括青蛙、鸟类、水草等多种物种，它们之间建立了复杂的食物链和生态关系。
2. 非生物环境非生物环境是指自然界中与生物活动有关的气候、土壤、水和其他物理要素。
土壤质地、水的温度、气候变化等因素都会对生物群落的结构和功能产生影响。
例如，气候的变暖可能导致生物的分布范围的变化，土壤的贫瘠可能限制某些植物的生长。
二、生态系统的功能生态系统具有多种功能，其中包括物质循环、能量流动、生物丰富性和生态平衡。
1. 物质循环生态系统中的物质循环包括水循环、碳循环、氮循环等。
通过这些循环，生态系统能够将无机物转化为有机物，并使其中的营养元素在各种生物之间循环利用。
2. 能量流动生态系统中的能量流动是指能量在生物体间的转换和传递过程。
太阳能是生态系统中最主要的能量来源，它通过光合作用进入生态系统，然后通过食物链和食物网传递给其他生物。
3. 生物丰富性生态系统中的生物种类多样性称为生物丰富性。
生物丰富性对维持生态系统的稳定和功能非常重要，因为不同物种在生态系统中扮演着不同的角色，相互之间相互依赖。
4. 生态平衡生态系统的各个组成部分之间的相互作用和相互调节使得生态系统能够保持相对的稳定和平衡。
当生态系统遭受到外界干扰时，它会通过自身的调节机制来恢复平衡。
认识简单的生态系统
认识简单的生态系统生态系统是由各种不同物种相互依存和协调的关系所组成的一个生物群体和非生物环境的生态共同体。
生态系统可以分为很多类型，其中简单的生态系统是由几个物种和它们之间的相互作用所组成的。
简单的生态系统通常由三种生物组成：植物、消费者和分解者。
这些生物之间的相互作用可以用以下方式来描述：1. 植物在任何生态系统中，植物都是最基本的组成部分。
这是因为植物是能够将阳光、二氧化碳和水合成有机物质的生物。
这个过程被称为光合作用，植物可以通过这个过程来转换阳光能量为生物能。
2. 消费者消费者是一类生物，包括一些动物和昆虫等。
消费者依靠其他生物作为它们的食物来源。
在简单的生态系统中，消费者数量通常比植物数量少。
这是因为每个消费者需要大量的资源才能存活。
3. 分解者分解者是一种生物，它们可以将死亡的动植物分解成营养素和其他有机物。
这些营养物质可以被其他生物再次利用。
除从事上述角色的物种外，生态系统还受到非生物因素的影响，比如大气、水和土壤等。
这些因素可以影响物种的分布和数量。
生态学家使用营养级概念来描述简单的生态系统中物种之间的相互作用。
在这个框架中，食物链可以被描述为一个生物到另一个生物的级别。
最初的营养级是植物，然后是食草动物，之后是食肉动物。
分解者不在一个确定的营养级中，因为它们分解的物质来自多个营养级。
简单的生态系统也可以用其他方法来描述。
固定氮的过程是一个重要的生态系统功能。
生态系统中的微生物可以使用化学反应将空气中的氮转换成植物可以使用的氮。
这个过程被称为氮循环。
认识简单的生态系统对于人类的生存和健康很重要。
许多人类活动会对生态系统产生不良影响。
例如，过度开发土地和污染环境都会导致生态系统的破坏。
应该采取措施来保护和恢复这些生态系统，以确保我们和其他生物都可以继续生存下去。
简单的生态系统是了解生态学和环境科学的一个基本入门。
通过了解简单的生态系统的原理，可以更深入地了解更大规模和更复杂的生态系统，例如森林、湖泊和海洋。
第十章 农田生态系统
（三）氮循环 1．氮循环的途径 存在：氮为生命代谢元素；占大气78.09％，固氮 菌生物固氮，闪电等大气固氮，火山爆发时岩浆固 氮，工业固氮生产硝酸盐，氨气等； 途径：土壤（硝酸盐）－植物吸收（氨基酸）－蛋 白质－动物蛋白； 动植物残体、排泄物－微生物分解（CO2、H2O、 NH3）－再利用； 2．氮循环的环境问题.
3．农田生态系统的空间结构：包括了生物 的配置与环境组分相互安排与搭配，因而 形成了所谓的平面结构与垂直结构。 4．农田生态系统的营养结构：是指农田生 态系统中的多种农田生物营养关系所联结 成的多种链状和网状结构，主要是指食物 链结构和食物网结构。
北极地区食物网
§10.2 农田生态系统的能量流动
§10.1 农田生态系统的起源和结构
一、农业的起源与农田生态系统的发展 原始农业——传统农业——现代农业
二、农田生态系统的基本结构
（一）农田生态系统结构，是指农田生态系统的 构成要素以及这些要素在时间、空间上的配置和 物质、能量在各要素间的转移、循环途径。
（二）农田生态系统的基本结构 1．农田生物种群结构：即农业生物（植物、 动物、微生物）的组成结构及各种农田生物 物种结构。 2．农田生态系统的时间结构：是指在生态 区域与特定的环境下，各种生物种群生长发 育及生物量的积累与当地自然资源协调、吻 合状况，它是自然界中生物进化同环境协调 一致的结果。
§10.3 农田生态系统的物质循 环
一、农田生态系统中的生命与元素
§10.3 农田生态系统的物质循 环
二、物质循环的原理及基本概念
（一）物质循环基本原理 1．物质不灭定律 2．质能守恒定律
二、物质循环的原理及基本概念
（二）物质循环的几个基本概念 生物地球化学循环 环境－生物体－环境；生态系 统内部化学元素的交换；
第十章城市生态系统-生物探索
$
严格说来，这仍属于生物生态学范畴，或属于环境科学 的内容。在此基础上可将这一层次的研究范围加以拓展， 即：研究不同质量的城市环境对于城市人类生存及发展的 影响.
10
南开大学精品课程课件 《生态学基础》
2007
（5）城市生态学的学科基础、研究层次与研究内容
南开大学精品课程课件 《生态学基础》
2007
（2）城市生态学定义
现在城市生态学的定义：“研究城市人类活动与周 围环境关系的一门学科，城市生态学将城市视为一 个以人为中心的人工生态系统，在理论上着重研究 其发生和发展的动因、组合和分布的规律，结构和 功能的关系，调节和控制的机理；在应用上旨在运 用生态学原理规划、建设和管理城市，提高资源利 用效率，改善系统关系，增加城市活力。”
南开大学精品课程课件 《生态学基础》
2007
1 城市生态学基本原理
(1)城市的发展与城市化
城市的形成(三次社会分工与私有制)
1 第一次:畜牧业与农业分离—聚落(城市胚胎) 第二次:农业与手工业分离—产生聚落中心 第三次:手工业与商业分离—“市”(集)形成 2 私有制产生—聚落争斗防卫—“城”(镇)形成
$ B.城市生态系统层次：把城市作为以人类活动为主体的人
类生态系统来加以考察研究。生态是一种表明生物与环境 相互作用的内在关系性，这种关系在一般生物界，大多表 现为消极被动的适应性。
南开大学精品课程课件 《生态学基础》
2007
（5）城市生态学的学科基础、研究层次与研究内容
② 城市生态学的研究层次 城市生态学从宏观角度说，是对城市自然生态系统、经济 生态系统、社会生态系统之间关系的研究，如从研究层次 划分，则可分成如下三部分 ：
生态系统的结构与功能的理解与评价
方法：综合运用生态学、地 理信息系统等技术手段
意义：为生态保护和可持续 发展提供科学依据
生态系统结构： 评估生态系统的 组成、分布和动 态变化
生态系统功能： 分析生态系统物 质循环、能量流 动和信息传递等 过程
生态系统健康： 评估生态系统是 否能够维持其基 本功能和稳定性
生态系统服务价 值：评估生态系 统对人类福祉的 贡献，如提供食 物、水源、气候 调节等
生态系统结构的优化途径：合理配置生物资源、优化群落结构、增加生态系统的多样性等
实践应用：在生态恢复工程、生态农业、城市绿化等领域中广泛应用
PART FOUR
可持续性的物质循环能够保 证生态系统的稳定和健康
生态系统中的物质循环是维 持生态平衡的关键过程
人类活动对物质循环的影响 可能导致生态系统的失衡
垂直结构：生态系统在垂直方向上 的分层现象
群落的交错区：不同群落之间的过 渡区域
添加标题
添加标题
添加标题
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水平结构：生态系统在水平方向上 的分布格局
生态位：物种在生态系统中的位置 和作用
PART TWO
定义：生态系统中物质循环是指生物有机体通过一系列物理、化学和生物化学过程，将地球上的物 质转化为各种形态，并最终返回地球表面的过程。
过程：能量流动通常从生产者开始，通过初级消费者、次级消费者和分解者，最终以呼吸作用 释放的热能形式散失到环境中。
意义：能量流动是生态系统维持稳定和发展的重要机制，它支持生物的生存和繁衍，并影响生 物种群数量和分布。
影响因素：能量流动受到多种因素的影响，包括光照、温度、湿度、土壤肥力和生物之间的相 互作用等。
非生物环境：包括阳光、水、土壤、空气等，是生态系统的基础。
如何解读生态系统变化
如何解读生态系统变化生态系统，这个看似复杂又遥远的概念，其实与我们的生活息息相关。
从广袤的森林到蔚蓝的海洋，从荒凉的沙漠到肥沃的农田，地球上的每一个角落都构成了独特的生态系统。
而这些生态系统并非一成不变，它们时刻都在发生着变化。
那么，我们应该如何去解读这些变化呢？首先，我们要明白生态系统变化的原因。
气候变化是其中一个重要的因素。
全球气温的升高、降水模式的改变，都会直接影响到生态系统的结构和功能。
例如，气温升高可能导致冰川融化，海平面上升，从而影响沿海生态系统；降水的变化可能使一些地区变得干旱，而另一些地区则洪涝频繁，进而改变当地的植被分布和生物多样性。
人类活动也是导致生态系统变化的关键原因。
大规模的森林砍伐使得许多动植物失去了栖息地，物种灭绝的速度加快。
城市化的进程侵占了大量的土地，破坏了原有的生态平衡。
农业的扩张和过度使用化肥农药，不仅污染了土壤和水源，还对周边的生态环境造成了压力。
在解读生态系统变化时，生物多样性的变化是一个重要的指标。
如果一个生态系统中的物种数量减少，或者某些关键物种的数量急剧下降，这往往意味着生态系统出现了问题。
比如，当森林中的食虫鸟类减少，可能会导致害虫大量繁殖，进而影响整个森林的健康。
生态系统中能量流动和物质循环的改变也是需要关注的方面。
例如，在一个水域生态系统中，如果水中的营养物质过多，可能会引发藻类大量繁殖，形成水华现象。
这不仅会影响水质，还会阻塞水道，破坏水中生物的生存环境，从而改变整个生态系统的能量流动和物质循环模式。
生态系统的稳定性也是解读其变化的重要依据。
一个稳定的生态系统能够在一定程度上抵御外界的干扰和变化。
但当外界的压力超过了生态系统的自我调节能力时，系统就可能会崩溃。
比如，过度放牧可能会使草原生态系统退化，土壤侵蚀加剧，最终导致草原变成荒漠。
那么，我们通过什么方法来获取这些生态系统变化的信息呢？实地观测是最直接的方式之一。
科学家们会定期到特定的区域，对植被、土壤、水质、动物种群等进行监测和记录。
生态系统分析
• 生态系统成分（生产者等）—营养结构（营养级） • 生物多样性（遗传、物种、生态系统）——保护
生物多样性（基因、物种、生态系统）
找临界知识点 同 化 作 用 类 型
微生物在生态系统中的地位
生 产 者
化能自养型 硝化细菌 自养型
光能自养型 蓝藻 根瘤菌
生 共生 活 寄生 异养型 方 式 腐生
消 费 肺炎双球菌 者 圆褐固氮菌、乳酸菌 分解者
• 与生产实际紧密联系、综合应用，学生很难分析。 • 图文转换题型多，学生的知识迁移能力差。 • 不注意从定性分析到定量分析的方法， 如：计算能力差，“逢算必错”现象。
教学建议 ——易混淆的概念 • 生态因素——生物因素
• 共生——寄生；
• 种内斗争——竞争；竞争——生存斗争 • 捕食（种间）——种内斗争（种内） • 种群——群落 • 抵抗力稳定性——恢复力稳定性
分析： 曲线①表明该种群个体数量突然过度增加，导致环境中生物容纳量（K值）下降；曲线②表明该种
北京市2005-2008
生态系统高考题
（2005· 北京· 1）（C） 下列措施符合保护物种多样性原则的是 A、为美化城市环境，随意从国外引进 多种观赏类植物 B、为保护草场，减少沙化，要杀死 所有危害草原的黄鼠 C、将东北虎迁入野生动物园繁育， 并进行部分的野外回归实验 D、为控制水葫芦在我国造成的严重 灾害，应将其天敌引入我国
(2007江苏40)(11分)为研究环境污染物对某湖泊
中生物的影响，一组学生开展了研究性学习。 他们首先选取了该湖泊中5种不同的生物A、 B、C、D、E，并对其进行消化道内食物组成 的分析；然后又请当地一所湖泊研究所的专 家对这5种生物体内2种污染物的含量进行了 测定；再将 研究数据绘 制成下表。
生态系统分析
分解者 在生态系统中的基本功能是把动
植物死亡后的残体分解为比较简单的化合物， 最终分解为最简单的无机物并把它们释放到 环境中去，供生产者重新吸收和利用。由于 分解过程对于物质循环和能量流动具有非常 重要的意义，所以分解者在任何生态系统中 都是不可缺少的组成成分。包括细菌和真菌 和以动植物残体和腐殖质为食的各种动物。 有人则把这些动物称为大分解者，而把细菌 和真菌称为小分解者。
第五章 生态系统
第一节 生态系统概论
第二节 生态系统中的初级生产 第三节 生态系统中的次级生产 第四节 生态系统中的分解 第五节 生态系统中的能量流动 第六节 生态系统中的物质循环
第一节 生态系统概论
一、生态系统的基本概念 二、生态系统的组成成分及三大功能类型 三、食物链和食物网 四、营养级和生态金字塔 五、生态效率 六、生态系统的反馈调节与生态平衡
5. 消费者(consumers) 异养生物，主要指以其他 生物为食的各种动物，包括植食动物、肉食动物、 杂食动物和寄生动物等。
6. 分解者(decomposers或reducers) 异养生物，它 们分解动植物的残体、粪便和各种复杂的有机化合 物，吸收某些分解产物，最终能将有机物分解为简 单的无机物，而这些无机物参与物质循环后可被自 养生物重新利用。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、秃鹫等大型腐食性 动物。
一般说来，不同的营养级在单位时间单位面积上 所固定的能量值是存在着巨大差异的。可见，能量 随着从一个营养级到另一个营养级的流动是逐渐减 少的，所以，营养级一般不超过6个。能量金字塔不 仅可以表明流经每一个营养级的总能量值，而且更 重要的是可以表明各种生物在生态系统能量转化中 所起的实际作用。
第一节 生态系统概论
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次级生产的基本特点及次级生产量 的测定
食物链能流和生态锥体 生态效率
一、次级生产的基本特点及次级生 产量的测定
C=A+Fu A=P+R C=P+Fu+R P=C-Fu-R 可利用
动物产品 产生能量 同化(A) (P)
食用 (C) 维持能量
潜 在 能 量
食物 资源
Ⅰ
可得
不可得
拒食 Ⅱ
未食 Ⅲ
上行控制（down-up control）：所有的营养级 都受食物资源多少的控制，即下一营养级控制 着上一营养级的数量。
第二节生态系统中的生产
生态系统的初级生产(primary production)：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、转化成复杂有机物的过程。
生物积累、生物浓缩和生物放大
生物积累(bioaccumlation)：生物体在生长发育过
程中，直接通过环境和食物蓄积某些元素或难以分
解的化合物的过程。
生物浓缩(bioconcentration)： 生物体通过对环境
中某些元素或难以分解的化合物的积累，使这些物
质在生物体内的浓度超过环境中浓度的现象，又称
林德曼效率(Lindeman efficiency) : In＋1／In ，指
n＋1与n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。
十分之一法则：林德曼效率大约是10％～20％， 因此，每通过一个营养级，其有效能量大约为前 一个营养级的1/10。
第三节生态系统中的分解
生物地化循环的特点 生物积累、生物浓缩和生物放大 生物地化循环的类型
生物地化循环的特点
物质在生态系统中的运动是循环的； 生物地化循环可以用库和流通率两个概念来描述。 生物地化循环在受人类干扰以前一般是处于一种稳 定的平衡状态。
元素和难分解的化合物常发生生物积累、生物浓缩 和生物放大现象。
隔离系统 封闭系统 开放系统
生态系统中的反馈（正反馈（左）和负反馈（右））
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
鱼死亡↑
鱼死亡↑ ↑
鱼死亡↑ ↑ ↑
兔 吃 饱
兔 饿 死
兔↑ 兔↓ 吃了 大量 的草 植物↓ 植物↑
吃了 较少 的草
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；
生态系统是动态系统，要经历一系列发育阶段。
学习生态系统生态学的意义
二、系统正反馈 负反馈
收获种子的作物。 4 叶面指数
四、决定初级生产力的限制因子
CO2 ② ① 光
PN
取食
光合作用 生物量
R ⑤ O2＋温度⑥
③ H2O
④
营养
PG
陆地生态系统中，初级生产量主要由光、CO2、水、营养物 质(物质因素) 和温度(环境调节因素)六个因素决定。
五、初级生产力的测定方法
产量收割法：收获植物地上部分烘干至恒重，获
生态系统的营养结构及能流和物流间的关系
生产者 生态系 (绿色植物) 统的营 环境 养结构 (土壤、空气、水) 分解者 (物质 (细菌、真菌) 循环)
消费者 (动物)
呼吸散失 生态系 统的营 养结构 (能量 流动) 太 阳 辐 射 能
呼吸散失 分解系统
放牧系统
能 流
物 流
净初级 生产
死有机物
四、食物链、食物网和营养级
粪尿 呼吸 分解 (Fu) (R) Ⅳ Ⅴ Ⅵ
损 失 能 量
次级生产过程模型
二、食物链能流和生态锥体
食物链能流的实例(植被－田鼠－鼬；p477图10-22) 食物链中被利用的能量与前一营养级可提供能量
相比非常少；
绿色植物用于维持的能量较少（15％）；动物，
尤其是常温动物，同化量大部分用于了维持（田
生态系统的分解（decomposition）：与光合作用 正好相反的过程，指死的有机物逐步绛解，释放 出能量和无机营养元素的过程。
影响分解过程的因素：
分解者类型 待分解资源的质量 环境因素 资源分解的意义
理论意义
通过死有机物的分解，使营养物质再循环，给生
产者提供营养物质；
生态系统的次级生产(secondary production)：消 费者利用初级生产的物资进行新陈代谢，经过同 化作用形成异养生物自身物质的过程。
§1 生态系统的初级生产
生产力的基本概念 全球初级生产力的分布 生态系统初级生产力的变化 决定初级生产力的限制因子
初级生产力的测定方法
光合作用固定的总能量称为总初级生产(量) ；植 物总初级生产（量）减去呼吸量（R），余下的 有机物质即为净初级生产（量）。
NPP＝GPP－R
净初级生产量的估计：
光能
6CO2＋6H2O 叶绿素
C6H12O6 ＋ 6O2
净初级生产量的分布： 海洋与陆地 纬度上分布的三多个高峰 季节变化
营养级（trophic level）：食物链上的每一个环
节称为营养阶层或营养级，即处于食物链某一
环节上的所有生物种的总和。
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。
生态系统中能量流动和物质循环沿着食物
链和食物网进行的。
食物链和食物网揭示了环境中有毒污染物
转移、积累的原理和规律。
一个食物链的例子“螳螂捕蝉，黄雀在后”
植物汁液
蝉 (初级消费者) 螳螂 (二级消费者) 黄雀 (三级消费者) 鹰
螳螂捕 蝉，黄 雀在后！ 哈！哈！
(四级消费者)
(顶极食肉动物)
食物网 (food web)：生态系统中的食物链很少
是单条、孤立出现的，它往往是交叉链索，形
成复杂的网络结构，此即食物网。
三、生态系统初级生产力的变化
初级生产力的纬向地带性变化 初级生产力的垂直变化 随海拔高度的变化 随陆生植物垂直分层的变化 水体初级生产力的垂直变化 净初级生产力的应用
净初级生产力的应用
最 大 光 合 率
叶面指数为4时初级净
生产力最高；
总初级生产量 净初级生产量
收获植物整体的作物；
一、生产力的基本概念
生物量（biomass）：某一特定观察时刻，某一
空间范围内现有的有机体量（个体数量、重量或
含能量），因此它是一种现存量(standing crop)。
通常现存的数量以N表示，现在的生物量以B表示。
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
能量在各营养级之间的数量关系可用生态锥体表
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，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。以生物量或个体数目来表示，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。
a 生物量锥体
b 能量锥体
c 数量锥体
三、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（p478）。
同化效率(assimilation efficiency): An/In, An为植物
固定的能量或动物摄入食物中被同化的能量，In为
食物链（food chain）食物链指生态系统中不 同生物之间在营养关系中形成的物质和能量传 递关系。 食物链的类型 牧食食物链（grazing food chain）：又称捕食 食物链，以活的动植物为起点的食物链。寄生 食物链可以看作牧食食物链的一种特殊类型。 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。
量或能量。通常以P表示。
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
现存量 B 周转率＝P/B 减少量E
二、全球初级生产力的分布
补偿点（compensation point）：光合作用与呼吸 作用相等时生态系统所处的平衡点。
总初级生产(GPP)与净初级生产(NPP)：植物通过
第十章生态系统
生态系统的概念和特征 生态系统中的生产 生态系统中的分解
生态系统的能量流动 生态系统的物质循环 群落或生态系统的稳定性 生态系统的发育
思考题
第一节生态系统的概念和特征
生态系统的定义及意义 系统与反馈
生态系统的基本结构
食物链、食物网和营养级
生态系统中的同资源种团
上行控制和下行控制
一、生态系统的特点及意义
生态系统（ecosystem）：一定空间内栖居的所有 生物与其环境之间由于不断进行物质循环和能量 流动过程而形成的统一整体。
生态系统的特点 生态系统主要是功能单位，而不是分类学单位； 生态系统具有自我调节能力； 属于经典生态学研究的最高层次；