第7章森林生态系统组成与结构
自然地理学《生物圈与生态系统》
二叠纪古生物
三叠纪古生物
侏 罗 纪、 白 垩 纪 生 物
新生代古生物
人类的出现
第四节 生态系统
r 生态系统是生物群落与其环境间不断进行物 质循环和能量流动而成的统一体。 即：生物群落与非生物环境共同组成的物 质-能量系统 生态系统 = 生物群落 + 环境
生物圈是最大的生态系统。它包括陆地生 态系统、海洋生态系统。
组织—维管束
Ø 分为
苔藓植物 维管植物
蕨类植物 祼子植物 被子植物
（四）后生动物
Ø 多细胞生物，起源于单细胞动物
Ø 细胞
组织
器官
器官系统
Ø 重要特征——运动
Ø 异养型——植物、动物、寄生
第二节 生物圈的结构
垂直准正态分布结构 水平连续不均匀结构 多级嵌套结构 结构特性 生物的地域分异与区系性
一 、垂直准正态分布结构
Ø 在垂直方向上，集中分布在某一 范围内，向上或向下都逐渐减少。
Ø 主要集中在海平面及地面附近
如：浅海区——1500种鱼类
850种
200-1000m，
只有150种
1000-4000m，
陆地上 0-500m， 约51.6%
约20%
500-1000m ，
1000-2000m，
陆地面积随海拔的变化
地表的光强大于地下和水下，水深或者埋深越 大光强越小，生物的生产率的高低，取决于光 合作用的强弱。生物圈结构上的亲光性反映了 太阳辐射对于生物生长发育的重要性。
温控性
Ø 热带生产率高于寒带
生物圈结构上的温控性，是指生物圈的结构特征受 到温度分布控制的性质，反映了温度或者热量对于 生物的影响。
五、生物地域分异与区系性
自然地理学第七章 生物群落与生态系统
第五节 陆地和水域生态系统 1.陆地生态系统的主要特征与分布规律 特征 ①陆地生态系统的非生物环境复杂且多变，水分、热量等主要生态因子分布不均 和地形高低起伏为生物的生存提供了多种多样的生境，而土壤的发育和与大气的 直接接触，又为生物特别是绿色植物提供了丰富的营养物质，从而使陆生生物的 种类及其繁多，生物群落类型也多种多样。 ②陆地生态系统在地球上占据的总面积虽然比较小，但根系发达、枝繁叶茂的绿 色植物并养育了多种多样的动物，所以平均生物产量较高，生物物质积累量巨 大。
③营养级 在生态系统的食物网中，凡是以相同方式获取相同性质食物的植物类群 和动物类群可称作一个营养级。在食物网中从生产者植物其到顶级肉食 动物为止，在各食物链上凡属于同一环节上的所有生物钟就是一个营养 级
食物链、食物网和营养级是生态系统在长期发展过程中逐渐形成的，其中各 种生物间、生物与环境间处于相互适应、彼此协调的状态，从而维持生态系 统的稳定和平衡。
食物链和食物网的复杂程度常常决定着生态系统的稳定程度。一般来说，生态系 统的食物链越长，食物网越复杂，抵抗外力干扰的能力越强，温度性越大。
3.生态系统的功能 ①生态系统有机物质的生产 ②生态系统能量的流动
③生态系统物质的循环
4.生态系统的反馈调节与生态平衡 生态平衡 是生态系统在一定时间内结构和功能的相对稳定状态，其物质和能量的输入与输 出接近相等，在外来干扰下，能通过自我调节或人为控制恢复到原初的稳定状 态。
R对策者--r选择 栖息生境多变且不稳定，灾难频繁。 出生率高，个体小，发育快，早熟，寿命短，只繁殖一次，子代数量多但缺乏亲 代保护，死亡多由环境变化与灾难引起，竞争力弱但一般具有较强的扩散力，一 有机会就会入侵新的栖息地。因其数量变动大，经常处于K值以下罗杰斯谛曲线 的增长阶段。
森林生态系统的组成与结构PPT课件
1.2生态系统类 型
1.2.1根据基质性质
陆地生态系统：森林生态系统、农田生态 系统、城市生态系统……。 水域生态系统：河流生态系统、池塘生态 系统、海洋生态系统……。
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1.2.2根据范围不同
大生态系统：如海洋生态系统等。 中生态系统：如农田生态系统等。 小生态系统：如水簇箱生态系统等。
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1.2.3根据人的参与与 否
自然生态系统：如原始森林、河流 等。 半自然生态系统：如人工渔塘、人 工林等。 人工生态系统：如城市、矿区等。
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1.2.4根据生态系统中能量供应情 况(E. P. Odum)
(1)无补加的自然的太阳供能生态系统 主要或完全依赖太阳辐射的自然生态系统，经常受到 其它生态因子的限制，但并不需要人们去管理。 供能量低，生产力低；不能维持高密度的生物种群。 所占面积最大，对于维持全球生态平衡起重要作用。 此外还有不能按经济效益计算的美学、旅游价值以及 提供其他财富的潜力。
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只见树木 不见森林
×
树木 树木获取支持、营养和水分的土壤层
森林
与树木具有共生、竞争、互利或相生相 克等相互作用的其它植物
取食植物并栖息于植物下层或对 植物有益处的动物
森林生 态系统
直接或间接地对树木或其它有机体产 生有益、互利或相克影响的微生物
土壤和气候，包括水灾和降水，它们影 响森林中所有有机.23体的分布和数量
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1生态系统及森林生态系统 的基本概念
1.1 ecological system, eco-system： 在一定空间中共同栖居着的所有生物群落与其环 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。 类似概念：小宇宙(microcosm, S. A. Forbes, 1887)、生物系统(biosystem, Thienemann,1939)、生物地理群落 (biogeocoenosis, B. H. Сукачев，1940，1942， 1945，1947，1957)等
森林生态学绪论
混交林(由针叶树和阔 叶树组成的森林)
针叶林(以针叶树为 建群种的森林)
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森林的分类
热带森林
温带森林 寒带森林
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什么是森林生态学？
Forest Ecology
李景文：
森林生态学是研究森林和环境之间相互关 系的学科。 薛建辉：
森林生态学是研究森林中乔木树种之间、 乔木树种与其它生物之间，以及与其所处 的外界环境之间相互关系的学科。
按应用领域划分
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4生态学的研究方法
野外的(field approach) 实验的(experimental approach)
理论的(theoretical approach)
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(1)野外观测
是指在自然界原生境对生物与环境关系进行考察。
包括野外考察、定位长期观测和原地实验等不同
方法。
野外考察：
北京水利局引进的国外 摆动式人工降雨装置
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(3)受控实验
受控实验是在模拟自然生态系统的受控生态实验 系统中研究单项或多项因子相互作用，及其对种 群或群落影响的方法技术。 如所谓“微宇宙”(microcosm)模拟系统是在人工 气候室或人工水族箱中建立自然的生态系统的模 拟系统，即在光照、温室、风力、土质、营养元 素等大气物理或水分营养元素的数量与质量都完 全可控制的条件中，通过改变其中某一因素或多 个因素，来研究实验生物的个体、种群以及小型 生物群落系统的结构、功能、生活史动态过程， 及其变化的动因和机理。
5
参 考 读 物
李景文. 1994 .森林生态 学(第二版).北京:中国林 业出版社.
6
李俊清.2010.森林生 态学(第二版).北京:高 等教育出版社.
推荐读物
森林生态系统的格局与过程
森林生态系统的格局与过程生态系统是典型的复杂系统，森林生态系统更是一个复杂的巨系统。
森林生态系统具有丰富的物种多样性、结构多样性、食物链、食物网以及功能过程多样性等，形成了分化、分层、分支和交汇的复杂的网络特征。
认识和揭示复杂的森林生态系统的自组织、稳定性、动态演替与演化、生物多样性的发生与维持机制、多功能协调机制以及森林生态系统的经营管理与调控，需要以对生态过程、机制及其与格局的关系的深入研究为基础，生态系统的格局和过程一直是研究的重点，是了解森林生态系统这一复杂的巨系统的根本，不仅需要长期的实验生态学方法，更需要借助复杂性科学的理论与方法。
森林生态系统的组成与结构的多样性及其变化，涉及从个体、种群、群落、生态系统、景观、区域等不同的时空尺度，其中交织着相当复杂的生态学过程。
在不同的时间和空间尺度上的格局与过程不同，即在单一尺度上的观测结果只能反映该观测尺度上的格局与过程，定义具体的生态系统应该依赖于时空尺度及相对应的过程速率，在一个尺度上得到的结果，应用于另一个尺度上时，往往是不合适的。
森林资源与环境的保护、管理与可持续经营问题主要发生在大、中尺度上，因此必须遵循格局－过程－尺度的理论模式，将以往比较熟知的小尺度格局与过程与所要研究的中、大尺度的格局与过程建立联系，实现不同时空尺度的信息推绎与转换。
因此，进入20世纪90年代以来，生态学研究已从面向结构、功能和生物生产力转变到更加注重过程、格局和尺度相关性。
1 相关概念1.1 格局在生态学中，格局一词早期多用于种群生态学，主要是对种群分布格局的描述，如聚集分布、随机分布、离散分布、均匀分布等。
随着景观生态学的诞生与发展，格局一词在景观生态学中被广泛应用。
景观生态学中的格局是指空间格局，包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置，不同类型的缀块可在空间上呈聚集分布、随机分布、均匀分布等。
对于森林生态系统而言，除水平格局之外，还包括垂直格局，即植物体的垂直配置。
森林生态系统组成与结构
7．3 食物链和食物网
生产者所固定的能量和物质，通过一系列取食和被取食的关 系而在生态系统中传递，各种生物按其取食和被取食的关系 而排列的链状顺序称为食物链(food chain)
浮游植物→浮游动物→食草性鱼类→食肉性鱼类。 植物→青虫→蝗虫→蛙→蛇→鹰。
• 例如:
第1营养级 第2营养级 第3营养级 第4营养级 级
第5营养
生产------------食草------------食肉-----------二级肉食--------顶极肉食
者
动物
动物
动物
动物
2、营养级的能量是逐级减少
生态系统中的能流是单向的，通过各个营养级的能量是 逐级减少的，减少的原因是：
• 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。
• 同化量(A)：对于动物来说，它是消化后吸收的能量； 对于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。
• 呼吸量(R)：指生物在呼吸等新陈代谢和各种活动中消 耗的全部能量。
① 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；
② 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，为分解者所利用；
③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。
3、营养级一般只有四、五级
• 生产量(P)：指生物在呼吸消耗后净剩的同化能量值， 它以有机物质的形式累积在生物体内或生态系统中。对 于植物来说，它是净初级生产量；对于动物来说，它是 同化量扣除呼吸量以后净剩的能量值，即P=A—R。
森林生态系统的结构与演替
森林生态系统的贡献
保护森林
维护生物多样性 保障生态平衡
01
支持可持续发展 04
提供生态服务 促进经济繁荣
推动绿色发展
减少碳排放 提升环境质量
02
促进生态平衡
维持生态系统稳定性
03
促进资源循环利用
● 06
第六章 总结与展望
Unified fonts make reading more fluent.
生态管理
加强森林资源管理，促进生态平衡
● 05
第5章 森林生态系统与全球 变化
森林生态系统的响应
01 气候变暖
影响生态平衡
02 降水变化
影响植被生长
03 林火频发
破坏生态系统
森林生态系统的适 应策略
调整树种结构 改善生态环境
选择更适应气候的树种 增强生态系统稳定性
森林生态系统的应对挑 战
全球变化给森林生态系统带来了 新的挑战，包括入侵物种、疾病 害虫等问题，需要采取有效措施 应对。这些挑战需要持续关注和 有效管理，以保护森林生态系统 的稳定和发展。
森林是地球生态系统的重要组成部分，对维持生态平衡 起着至关重要的作用。
提供生态服务
森林向人类提供多种生态服务，包括氧气产生、水源涵 养、土壤保护等多方面的服务。
环境调节
森林能够调节气候、净化空气、保持水源等环境功能， 对地球生态系统具有重要意义。
保护生物多样性
森林是地球上最丰富的生物多样性存储库之一，保护森 林意味着保护生物多样性。
保持水质和水量
森林生态系统的特点
多样性
丰富的物种 不同生态环境
01
可持续性 04能源可持续源自资源再生循环性物质循环 能量循环
《森林生态学》课程大纲
《森林生态学》课程大纲一、课程概述课程名称（中文）：森林生态学（英文）：Forest Ecology课程编号：14241001课程学分：3.5课程总学时：56学时课程性质：专业基础课二、课程内容简介本课程主要内容包括光、温、水、气、土、火等生态因子对森林植物的影响，森林种群的基本特征及其变化规律，森林群落的基本特征和演替规律，森林群落的分类及地理分布，森林生态系统的基本概念，森林生态系统的能量流动和养分循环的基本规律，森林生态效益评价和生物多样性保护原理，全球变化与森林生态系统的关系，生态系统恢复的基本原理等。
本课程包括课堂教学和综合实习两个教学环节。
通过本课程的学习，要求学生掌握森林生态学的基本理论和基本技能，能够应用森林生态学的基本理论分析林业生产和生态环境中的实际问题，并能运用森林生态学的基本方法，提出解决这些问题的可能途径和基本措施。
三、教学目标与要求森林生态学是林学专业的专业基础课，是森林经理学、营林学、森林保护学等专业课程的基础。
通过本课程的学习，要求学生掌握森林植物的生长发育与其生态因子关系的基础知识，能够针对林业生产实践中存在的相关问题提出可行的解决方案；掌握森林生态系统的形成、演变和分布规律的基本理论，能够针对不同类型的森林生态系统，提出其经营管理的方法和途径；认识森林生物多样性的基本原理，能够针对不同类型森林和流域的性质特征，提出其开发管理和综合治理的生态学思想和基本策略。
四、教学内容与学时安排绪论（2学时）1.教学目的与要求：通过学习，要求学生了解生态学的发展趋势和现代林业的基本内涵，理解森林及林分的基本概念，掌握森林生态学研究的内容、任务和研究趋势。
2.教学重点与难点：森林生态学研究的内容，现代林业的基本内涵。
习题要点：森林生态学的概念；现代生态学产生的背景；森林生态学的研究内容。
第一章森林与环境（16学时）1. 教学目的与要求：通过学习，要求学生了解森林与环境的概念，理解生态因子作用的一般特征，掌握森林植物与不同生态因子之间的相互关系。
《森林生态学》习题及答案
一、名次解释1.生态趋同：不同种类的植物生长在相同的环境条件下，受主导因子的长期作用，产生相同或相似的适应方式。
2.食物链：通过一系列取食和被食的关系而在生态系统中传递，各种生物按取食和被食的关系而排列的链状结构。
3.生态入侵：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。
4.群丛：凡是层片结构相同各层片的优势种或共优种相同的植物群落。
5.生态需水：为维持植物正常生长发育所必需的体外环境而消耗的水。
主要用来调节大气温度和湿度。
4.森林生态系统一般由哪几部分组成，每一部分在生态系统中的功能作用如何？答：森林生态系统一般包括森林植物、动物、微生物及无机环境四部分（4分）。
森林植物吸收太阳辐射进行光合作用，制造干物质及贮存能量；动物取食植物或其他动物,进行物质与能量的传递；微生物将有机物分解为无机物质，并将其归还到无机环境中，供再次利用（1.5分）；无机环境提供森林生态系统中各种生物所需的能量、物质（1.5分）。
6.简述旱生植物有哪些与干旱环境相适应的形态及生理特征？答：形态特征包括：根系发达；叶子变小或变厚；叶细胞小，细胞壁增厚；气孔变小，排列更紧密，深陷；叶面被毛；角质层加厚；栅栏组织发达，海绵组织不发达；细胞间隙变小.生理特征包括：含糖量高，淀粉与糖的比率降低；细胞液浓度大，渗透势低；原生质透性高；单位叶面积光合作用速率高；对萎蔫的抵抗力强；开花结实早；寿命长等7.简述种群生态对策理论在森林经营中的指导作用？答：生态对策是指在漫长的进化过程中，自然选择在物种进化策略上产生的不同选择，它是物种对生态环境的总的适应策略。
对不同森林植物及动物种群的生态对策进行分析有利于我们在森林生产中采取合理及有效的经营措施（4分）。
在森林病虫害防治中，数量在短期内急剧增加的害虫往往是r对策种，它们的扩散能力强，容易造成极大的危害，控制该类害虫的有效手段是喷洒农药，或选择更为极端的r对策种实行生物防治；而K对策种增长率低，个体大，数量增加缓慢，造成损失一般较小，对于此类害虫可使用改变害虫稳定环境的方法（3分）。
森林的生态系统
森林的生态系统森林是地球上最为广袤和多样化的生态系统之一。
它们是由树木、植物、动物和微生物组成的复杂交互作用网络。
森林提供了许多生态服务，包括氧气产生、碳封存、水循环调节和生物多样性维护。
本文将介绍森林的生态系统结构、功能，以及对人类和环境的重要性。
一、森林的生态系统结构森林的生态系统结构包括四个主要组成部分：森林植被、动物群落、土壤和微生物。
在森林植被中，不同种类的树木构成了林冠、林下和林地层。
林冠由大型乔木组成，林下由矮小的灌木植物和藤蔓构成，而林地层则由地被植物、草本植物和苔藓组成。
这些层次不仅提供了丰富的栖息地，还形成了森林的空间纵深结构。
动物群落是森林生态系统的另一个重要组成部分。
森林中存在着各种不同类型的生物，包括鸟类、兽类、爬行动物、两栖动物和昆虫等。
它们之间形成了复杂的食物链和食物网，构建了森林生态系统的动态平衡。
土壤是森林生态系统中的关键部分。
森林土壤富含有机质和微生物，在水分保持、养分循环和植物生长等方面发挥着重要作用。
森林土壤通常分为表土层、次表土层和深层土壤，每一层都承担着不同的功能。
微生物是森林生态系统中令人瞩目的组成部分。
它们包括细菌、真菌和其他微生物。
微生物在分解有机物、氮固定和养分循环等方面发挥着关键作用。
它们与植物根系形成了共生关系，促进了植物生长和健康。
二、森林的生态系统功能1. 碳封存与气候调节森林通过光合作用吸收大量二氧化碳，将其转化为有机物质，并储存于树木和土壤中。
这使得森林成为重要的碳汇，有助于缓解全球气候变化。
此外，森林通过蒸腾作用释放水蒸气，调节气候和水循环。
2. 生物多样性维护森林是地球上最为丰富的生物多样性之一。
它们提供了各种栖息地和食物资源，为众多动植物提供繁衍生息的条件。
同时，森林还对外来物种入侵具有天然屏障作用，维护了生态系统的完整性。
3. 水资源保护森林树木的根系可以有效地吸收和保持水分，减少水土流失和洪水的风险。
此外，森林还可以过滤水体中的污染物质，维护水质清洁。
森林生态学考研大纲
《森林生态学》考研大纲第一章 绪论了解森林生态学的发展简史和内容、任务。
了解森林生态学与各专业的关系，如何学好森林生态学？第二章森林与环境1.森林、环境的概念与类型基本概念：森林、环境、森林环境了解环境的类型2.生态因子作用了解生态因子的分类，掌握生态因子与环境因子的区别及其作用的基本规律3 光因子基本概念：光补偿点、光饱和点、耐荫树种、喜光树种、长日照植物、短日照植物、中日照植物重点掌握内容：太阳辐射光谱和辐射强度的生态效应和光周期现象以及光因子在森林生态中的重要性。
了解内容：太阳辐射特性及时空变化。
4. 温度因子基本概念：最适温度、积温、寒害、冻害、冻拔、生理干旱、根颈灼伤。
重点掌握内容：温度对植物的影响、温度与植物分布的关系。
了解内容：温度的时间和地理变化、温度因子在森林生态中的重要性。
5. 水分因子基本概念：水生植物、中生植物、旱生植物。
重点掌握内容：植物对水分过多和不足的适应、森林的水分平衡、森林对降水的影响、水分和森林生态的关系。
了解内容：不同形态水及其生态意义、水分条件对植物分布和产量的影响。
6.土壤因子基本概念：凋落物层、半腐层、腐殖层、细根周转。
重点掌握内容：森林土壤的成土因素，林木根系与土壤物理、化学性质的关系、土壤的生态意义以及森林经营对土壤的影响。
了解内容：土壤的物理性质和化学性质、土壤肥力。
7. 风因子重点掌握内容：掌握风对植物的影响和植被对风的作用。
了解内容：风的时间和空间的变化 、风对森林生态的重要性。
8 火因子和地形因子重点掌握内容：火对植物的影响和植物的适应和地形因子的生态意义。
了解内容：火的类型和发生条件、火对土壤影响、森林火灾的等级划分；地形概念。
第三章 森林种群基本概念：种群、种群密度、生命表 、种群调节、种群的生态对策。
重点掌握内容：种群的基本特征、种群的增长模型、非密度制约因素和密度制约因素、林分种群调节理论、种群的各种生态对策以及种群生态在森林经营中的重要性。
森林生态学基础—森林生态系统组成与结构
第7章森林生态系统组成与结构生态系统就是生物群落+环境，它是由于不断进行着的物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。
生态系统包括生产者、消费者、分解者和非生物环境四大基本成分。
因此，生态学也是研究生态系统组成结构和功能的科学。
7.1 生态系统的基本概念7.1.1 生态系统的基本概念系统（system）是指彼此间相互作用、相互依赖的事物有规律地联合的集合体，是有序的整体。
一般认为，构成系统至少要有3个条件：（1）系统是由许多成分组成的；（2）各成分间不是孤立的，而是彼此互相联系、互相作用的；（3）系统具有独立的、特定的功能。
生态系统（ecosystem）就是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。
地球上的森林、荒漠、湿地、海洋、湖泊、河流等，不仅它们的外貌有区别，生物组成也各有其特点，生物和非生物构成了一个相互作用、物质不断地循环、能量不停地流动的生态系统。
生态系统这个概念是由英国生态学家坦斯利（Tansley，1936）提出。
他认为，“更基本的概念是……完整的系统（物理学上所谓的系统），它不仅包括生物复合体，而且还包括人们称为环境的全部物理因素的复合体。
……我们不能把生物从其特定的、形成物理系统的环境中分隔开来。
……这种系统是地球表面上自然界的基本单位。
……这些生态系统有各种各样的大小和种类。
”因此，生态系统这个术语的产生，主要在于强调一定地域中各种生物相互之间、它们与环境之间功能上的统一性。
生态系统主要是功能上的单位，而不是生物学中分类学的单位。
前苏联生态学家苏卡切夫（1944）所说的生物地理群落（biogeocoenosis）的基本含义与生态系统概念相同。
生态系统思想的产生不是偶然的，而是有其一定的历史背景。
7.1.2森林生态系统的基本概念森林生态系统概括的讲，它是一个由生物、物理和化学成分相互作用、相互联系非常复杂的功能系统。
谈森林生态系统的组成和结构_于剑锋_2012
农林科研谈森林生态系统的组成和结构于剑锋（柳河县安口镇林业站，吉林柳河135300）森林生态系统是森林群落与其环境的功能流的作用下形成一定结构、功能和自调控的自然综合体,由于其所占面积非常大,所以森林生态系统是陆地生态系统中非常重要的自然生态系统。
生态系统有四个主要的组成成分。
即非生物环境、生产者、消费者和分解者。
1生态系统的组成和结构1.1非生物环境非生物环境包括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(如蛋白质、糖类、脂类和腐殖质等)和气候或其他物理条件(如温度、压力)。
1.2生产者生产者是指能利用简单的无机物质制造食物的自养生物,主要包括所有绿色植物、蓝绿藻和少数化能合成细菌等自养生物。
生产者通过光合作用不仅为本身的生存、生长和繁殖提供营养物质和能量,而且它所制造的有机物质也是消费者和分解者唯一的能量来源。
生产者是生态系统中最基本和最关键的生物成分。
太阳能只有通过生产者的光合作用才能源源不断地输入生态系统,然后再被其他生物所利用。
1.3消费者消费者不能从无机物质制造有机物质,而是直接或间接地依赖于生产者所制造的有机物质,因此属于异养生物。
消费者归根结底都是依靠植物为食。
直接吃植物的动物称为植食动物,又称为一级消费者;以植食动物为食的动物称为肉食动物,也称为二级消费者,如食野兔的狐和猎捕羚羊的猎豹等;以上还有三级消费者、四级消费者、直到顶位肉食动物。
消费者也包括那些既取食植物也取食动物的杂食动物,有些鱼类是杂食性的,它们取食水藻、水草,也取食水生无脊椎动物。
食碎屑者也应属于消费者,它们的特点是只取食死的动植物残体。
消费者还应当包括寄生生物。
寄生生物靠取食其他生物的组织、营养物和分泌物为生。
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。
1.4分解者分解者是异养生物,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。
森林生态学
森林生态学森林生态学是对森林生物群落及其环境因素相互作用的科学研究。
森林是地球上最大的陆地生态系统之一，它扮演着重要的生态功能和经济功能，是全球生态环境和资源保护的重要组成部分。
因此，建立一个健康完整的森林生态系统非常重要。
本文将介绍森林生态学的相关内容。
一、森林生态系统的组成森林生态系统由森林生物群落和生态环境两个方面组成。
生物群落是指一个森林区域内所包含的各种植物和动物以及它们之间的相互作用关系。
生态环境是指森林内的环境元素，包括非生物元素如土壤、水和光照等，以及生物元素如微生物、地衣、真菌等。
森林中的生物群落非常复杂，有很多层次，从地面上的草本植物到高大的树木和树冠，再到森林底层的土壤和岩石。
不同层次的植物和动物之间存在着复杂的生态关系，它们通过食物链、食物网和共生现象相互影响。
同样，不同层次的环境因素如气温、光照、土壤等对生态系统的影响也非常复杂，它们直接或间接地影响着森林生物群落的组成、结构、生态功能等。
二、森林生态学的研究领域森林生态学的研究领域非常广泛，包括植物组成与结构、植物的生理生态学、生态位和生态分布、环境因子及其对生物群落的影响、生物多样性、森林碳循环和森林管理等方面。
1.植物组成与结构森林中的植物群落是复杂的，它们的组成和结构对生物群落的整体生态功能有重要的影响。
因此，研究不同地域不同类型森林内的植物组成和结构，对于森林生态系统的管理和保护具有非常重要的意义。
2. 植物的生理生态学森林植物的生理生态学研究是探讨植物适应环境变化和生存的生命状况。
它涉及到植物生长、光合作用、水分利用效率等方面的内容。
这些因素对森林的生态环境和生物群落产生了直接的影响。
3.生态位和生态分布生态位是指在一定环境条件下各个生物种群的存在空间和生存条件，它是生物种群之间相互作用关系的基础。
生态分布也是不同种群在生态位中的地位、影响力和竞争能力。
森林生态学研究不同生物种群的生态位和生态分布，可以帮助我们深入了解森林中不同物种之间的相互作用关系。
森林生态学要点
第二章森林与环境1.叶片适光变异：叶片的形态结构、生理特征往往产生适应光的变异。
2.光周期现象的作用：植物主要是诱导花芽形成和转入休眠，动物主要是调整代谢活动和进入繁殖期。
3.陆生植物有湿生、中生、旱生4.林内雨量：滴落量、茎流量、穿透雨量之和称为林内雨量。
5.土壤：岩石圈表面能够生长植物的疏松表层。
6.根瘤是一种根瘤细菌，从根毛浸入后发育成瘤状物。
7 根菌是土壤中真菌与树木根系的共生体。
8 说明树种耐荫性的鉴别途径和影响因素。
A林冠下能否完成更新过程和正常生长B根据树种光补偿点和光饱和点影响取决于树龄、气候、土壤等。
9 试述树种耐寒性和抗高温性的机理。
形态方面，植物的芽及叶片经常有树脂类物质保护。
生理方面，减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂类和色素物质来降低植物的冰点。
10 森林对土壤的影响森林土壤含有大量依赖于森林生存的土壤生物；影响土壤肥力的变化；根系可防止水土流失。
第三章种群及其基本特征1 生态密度：分布局中最适生长的区域的个体数量。
2 生态出生率：指种群在单位时间内产生新个体数占总个体数的比率。
3 动态生命表：根据对同年出生的所有个体存活数目进行动态监测的资料编制而成的生命表。
4 静态生命表：根据某一特定时间对种群作一年龄分布的调查。
5种群有哪些重要的特征种群密度、种群的空间结构、年龄结构和性比、种群的出生率和死亡率。
6 比较r-选择和k-选择的主要特征k-对策种群竞争性强，数量较稳定，一般稳定在k附近，大量死亡或导致生境退化的可能性较小，但一旦受危害造成种群数量剧烈下降。
R-策略死亡率甚高，但高r值使种群能迅速恢复。
第四章群落种内与种间关系1 种内竞争与种间竞争有何异同点不同点：种内竞争：同种个体间利用同一资源而发生的相互妨碍作用.种内竞争的实质是密度效应.种内竞争通常较种间竞争激烈.种间竞争：具有相似要求的物种,为了争夺有限的空间和资源,各方面都力求抑制对方,结果给双方带来不利影响,谓之竞争.相同点：都是为了争夺同样有限资源和空间,给双方带来不利影响.2什么是竞争排斥原理？举例两个对同一资源产生竞争的种，不能长期在一起共存，最后导致一个种占优势，一个种被淘汰。
森林生态系统的组成与结构
因此，自然生态系统中营养级的数目是有限的。
在不同的生态系统中，各类食物链的比重不同。
在任一生态系统中，各类食物链总是协同起作用。
38
food web
生物之间捕食和被食的关系不是简单的一条链， 而是错综复杂的相互依赖的网状结构，即食物网 食物网不仅维持着生态系统的相对平衡，并推动 着生物的进化，成为自然界发展演变的动力。
供能量低，生产力低；不能维持高密度的生物种群。 所占面积最大，对于维持全球生态平衡起重要作用。 此外还有不能按经济效益计算的美学、旅游价值以及 提供其他财富的潜力。
10
(2)自然补加的太阳供能生态系统
有自然提供的其他能源，从而增加有机
物质的产量，可较大幅度地提高生产量 和种群密度。 得到补助能量的形式：潮汐、流水、海 浪和海流 、有机物质和养分输入等。
13
森 林 生 态 系 统
14
草原生态 系统
15
沼泽生态 系统
Okefenokee Swamp
双溪布洛自然公 园中的沼泽地
16
水域生态 系统
17
农田生态系统
18
塑料大硼
19
水簇箱
20
城镇生态系统
21
1.3森林生态系统的 基本概念
只见树木 不见森林
？ ？
森林是在一定地域上，以大 量乔木为主体，林木(树木)彼 此之间及其与环境之间相互 作用的，并能生产大量木材、 林副产品和起着关键性的维 持陆地良好的生态环境的生 物群体。
26
基本结构(2)营养结构
指生态系统中营养走向，如能量的流动状态等
营养结构是当今生态系统研究的重点。
营养结构是生态系统动力学的本质结构，也是
生态系统中物质循环和信息传递的动力学基础， 同时又是解决目前能源短缺、生态系统利用率 低下的主要焦点。 一般称谓生态系统的结构即是指其营养结构。
森林生态系统
概念编辑森林生态系统（Forest Ecosystem）是以乔木为主体的生物群落（包括植物、动物和热带雨林生态系统微生物）及其非生物环境（光、热、水、气、土壤等）综合组成的生态系统。
是生物与环境、生物与生物之间进行物质交换、能量流动的自然生态科学。
2内容编辑森林生态系统分布在湿润或较湿润的地区，其主要特点是动物种类繁多，群落的结构复杂，种群的密度和群落的结构能够长期处于稳定的状态。
森林中的植物以乔木为主，也有少量灌木和草本植物。
森林中还有种类繁多的动物。
森林中的动物由于在树上容易找到丰富的食物和栖息产所，因而营树栖和攀缘生常绿阔叶林生态系统活的种类特别多，如犀鸟、避役、树蛙、松鼠、貂、蜂猴、眼镜猴和长臂猿等。
森林不仅能够为人类提供大量的木材和都中林副业产品，而且在维持生物圈的稳定、改善生态环境等方面起着重要的作用。
例如，森林植物通过光合作用，每天都消耗大量的二氧化碳，释放出大量的氧，这对于维持大气中二氧化碳和氧含量的平衡具有重要意义。
又如，在降雨时，乔木层、灌木层和草本植物层都能够截留一部分雨水，大大减缓雨水对地面的冲刷，最大限度地减少地表径流。
枯枝落叶层就像一层厚厚的海绵，能够大量地吸收和贮存雨水。
因此，森林在涵养水源、保持水土方面起着重要作用，有“绿色水库”之称。
3组成编辑地球上森林生态系统的主要类型有四种，即热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林和北方针叶林。
是陆地上生物总量最高的生态系统，对陆地生态环境有决定性的影响。
4格局过程编辑生态系统是典型的复杂系统，森林生态系统更是一个复杂的巨系统。
森林生态系统具有丰富的物种多样性、结构多样性、食物链、食物网以及功能过程多样性等，形成了分化、分层、分支和交汇的复杂的网络特征。
认识和揭示复杂的森林生态系统的自组织、稳定性、动态演替与演化、生物多样性的发生与维持机制、多功能协调机制以及森林生态系统的经营管理与调控，需要以对生态过程、机制及其与格局的关系的深入研究为基础，生态系统的格局和过程一直是研究的重点，是了解森林生态系统这一复杂的巨系统的根本，不仅需要长期的实验生态学方法，更需要借助复杂性科学的理论与方法。
温带森林生态系统结构与功能研究
温带森林生态系统结构与功能研究温带森林是地球上最重要的生态系统之一，其丰富的植被和多样的动植物种类对维持地球生态平衡具有重要意义。
温带森林生态系统内包含了多种生物和非生物要素，它们之间相互作用，形成了一个复杂的生态网络。
一、温带森林的生态系统结构1. 植被层次结构温带森林的植被层次结构可以分为四层：森林冠层、亚冠层、灌木层和草本层。
森林冠层由高大的乔木组成，高度超过20米，并形成森林的天空线。
亚冠层由较矮的乔木或灌木构成，高度在10-20米之间。
灌木层由生长在森林冠层下部的灌木组成，高度一般在1-10米之间。
草本层由一些矮小的植物，如草本植物和藤蔓植物组成，高度大多不超过1米。
2. 动物多样性温带森林是许多动物栖息地和食物来源，因此动物多样性非常丰富。
温带森林中常见的动物包括鸟类、哺乳动物、爬行动物和两栖动物。
一些鸟类在温带森林中筑巢繁衍后代，如鹰、鸽子和斑点鸕鹭。
哺乳动物的种类也很丰富，有野兽如熊、狼等，还有一些小型哺乳动物如松鼠、浣熊等。
爬行动物和两栖动物则以蛇、青蛙等为代表。
二、温带森林的生态系统功能1. 碳循环温带森林对碳的吸收和储存起着重要作用。
通过光合作用，植物从大气中吸收二氧化碳，将其转化为有机物，并释放出氧气。
森林中的植物、土壤和枯落物能够储存大量的生物碳。
此外，植物和土壤所释放的有机物也会通过呼吸作用将部分碳释放回大气中，形成碳循环的闭合循环。
2. 水循环温带森林的厚重林冠能够拦截大气中的雨水，减少水分的蒸发和蒸腾，增加降雨的持续时间和强度。
此外，森林中的植物通过根系吸收和蓄存地下水，并将过剩的水分释放回大气中，维持了水循环的平衡。
森林土壤则起到水分过滤和保水能力，减少水土流失。
3. 保护土壤温带森林具有很强的保护土壤的功能。
森林的植被能够减缓降雨的冲击力，保持土壤的结构和稳定性，减少水土流失和侵蚀。
森林枯落物的分解也能为土壤提供有机物质，促进土壤的肥沃度。
4. 维持物种多样性温带森林是许多植物和动物的栖息地和生活场所，对维持物种多样性具有重要作用。
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或
同化效率=被动物消化吸收的能量／动物摄食的能量
即 Ae=An／In 式中n——营养级数。
(2) 生产效率
• 生产效率(production efficiency)指形成新生物量的生产能 量占同化能量的百分比。 • 生产效率=n营养级的净生产量/n营养级的同化能量
• 有时人们还分别使用组织生长效率(即前面所指的生长效率) 和生态生长效率， • 则 生态生长效率=n营养级的净生产量／n营养级的摄 入能量
3、营养级一般只有四、五级
由于能流在通过各营养
级时会急剧地减少，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，很少有超过 六级的。
4、生态金字塔
• 能量通过营养级逐级减少，所以如果把通过各营养级的 能流量，由低到高划成图，就成为一个金字塔形，称为 能量锥体或金字塔(pyramid of energy) • 能量锥体或金字塔用生物量或个体数目来表示，得到生 物量锥体或金字塔和数量锥体或金字塔。 • 三类锥体合称为生态锥体(ecological pyramid)或生态 金字塔
7．2．2 生产者
生产者(producer) --- 以简单的无机物制造食物的自养生物(autotroph)。
主要是绿色植物， 它能利用太阳能
把简单的无机物
质制造成有机物 质。
7．2．3 消费者
消费者(consumer)--不能利用无机物质制造有机物质，
而是直接或间接地依赖于生产者所制造的有机物质，因此属 于异养生物(heterotroph)。 可分为3类：
7．2 生态系统的组成与结构
7．2．1 非生物环境
非生物环境(abiotic environment)
包括 • 参加物质循环的无机元素和化合物(如C、N、CO2、 O2、Ca、P、K)， • 联系生物和非生物成分的有机物质(如蛋白质、糖类、 脂类和腐殖质等) • 气候或其他物理条件(如温度、压力)。
粒开始。
生态系统中的食物链彼此交错连接，形成一个网状结构， 这就是食物网(food web)。
7．4 营养级和生态金字塔
• 食物链和食物网是
物种和物种之间的营 养关系，这种关系错 综复杂，无法用图解 的方法来表示，为了 便于进行定量的能流 和物质循环研究，生 态学家提出了营养级
(trophic level)的概念。
•
同化量(A)：对于动物来说，它是消化后吸收的能量； 对于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。 呼吸量(R)：指生物在呼吸等新陈代谢和各种活动中消 耗的全部能量。 生产量(P)：指生物在呼吸消耗后净剩的同化能量值， 它以有机物质的形式累积在生物体内或生态系统中。对 于植物来说，它是净初级生产量；对于动物来说，它是 同化量扣除呼吸量以后净剩的能量值，即P=A—R。
生态平衡破坏的意思： 三层意思 ①长期与环境形成的顶级生态平衡的破坏。 表现于：营养结构的破坏，食物链关系消失，金字塔营 养级紊乱，有机休个休数急剧减少，生物量降低，生产力衰 退，从而引起逆行演替，使结构和功能失调，系统内的物质 循环和能量流动中断，最终导致整个生态系统的成瓦解。
②生态平衡的破坏就是生态系统的阈值降低，即使系统 自我调节的能力降低。 ③生态平衡是动态平衡，不是绝对平衡，是围绕平均数 之间的平衡。生态平衡的破坏，使生态系统高水平的平衡变 成低水平的平衡。
•
•
二、营养级位之内的生态效率
• 用以上这些参数就可以计算生态系统能流的各种生 态效率。最重要的是下面3个： (1)同化效率 (2)生产效率
(3)消费效率
(1)同化效率
•
同化效率(assimilation efficiency)指植物吸收的日光能
中被光合作用所固定的能量的比例，或被动物摄食的能量中 被同化了的能量的比例。 • 同化效率=被植物光合固定的能量／植物吸收的日光能
其作用极为重要
生态系统结构的一般性 模型，模型包括3个亚 系统：
• 生产者亚系统
• 消费者亚系统
• 分解者亚系统
• 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(包括个体生长和数量)增加的过程。 • 一般把自养生物的生产过程称为初级生产或第一性生产， 其提供的生产力称为初级生产力，而把异养生物再生产过程
生态系统中的能流是单向的，通过各个营养级的能量是
逐级减少的，减少的原因是： ① 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； ② 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，为分解者所利用；
③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。
2、正反馈和负反馈
• 反馈分为正反馈和负反馈。负反馈控制可使系统保持稳定， 正反馈使偏离加剧。 • 例如，在生物生长过程中个体越来越大，在种群持续增长 过程中，种群数量不断上升，这都属于正反馈。正反馈也 是有机体生长和存活所必需的。
• 但是，正反馈不能维持稳态，要使系统维持稳态，只有通
过负反馈控制。因为地球和生物圈是一个有限的系统，其 空间、资源都是有限的，所以应该考虑用负反馈来管理生
生态平衡破坏（失调）的原因
（1）自然因素 （2）人为因素
• 人类对自然资源不合理的开发利用
• 人类对自然环境污染的污染
复习思考题
1．构成生态系统的主要成分是什么，它们如何构成生态系 统? 2．什么是食物链、食物网和营养级？ 3．生态锥体是如何形成的? 4．阐述同化效率、生长效率、消费效率和林德曼效率间的 关系? 5．什么是负反馈调节?它对维护生态平衡有什么指导意义?
1、营养级
1、营养级----是指处于食物链某一环节上的所有生物种的 总和。
• 例如:
第1营养级 第2营养级 第3营养级 第4营养级 第5营养 级 生产------------食草------------食肉-----------二级肉食--------顶极肉食 者 动物 动物 动物 动物
2、营养级的能量是逐级减少
收音机、电视机、日光灯
3、生态系统(ecosystem)
• 由英国生态学家坦斯利(Tansley 1936) 提出 • 生态系统：在一定空间中共同栖居着的所有生物与其环境 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。
• 生态系统有各种各样的大小和种类 。
• 生态系统是功能单位，而不是生物学中分类学的单位。
浮游植物→浮游动物→食草性鱼类→食肉性鱼类。
植物→青虫→蝗虫→蛙即捕食食物链
(grazing food chain)和碎屑食物链(detrital food chain)
• 捕食食物链----以植食动物吃植物的活体开始。 • 碎屑食物链----从分解动植物尸体或粪便中有机物质颗
物圈及其资源，使其成为能持久地为人类谋福利的系统。
• 3、生态平衡
生态平衡----是指生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状况， 它包括结构上的稳定、功能上的稳定和能量输入、输出上的稳 定。 顶极稳定的生态系统（即生态平衡系统）的特点： 1、平衡生态系统，能量的输入和输出之间达到平衡，即 生态系统的能量流动和物质循环较长时间地保持平衡状态，是 生态平衡的核心内容。 2、系统内动物和植物在数量上保持相对稳定。即长期适 多少植物能养活多少动物 3、生产者、消费者和分解者构成完整的营养结构，并且 具有典型的食物链关系和符合能量流动的金字塔营养级，长期 捕食而形成。 4、这时生态系统中的有机体个体数目最大，生物量最大， 生产力也最大。这是系统长期与环境生态系统适应的结果， （即环境能容纳的最适的有机个体数，保证有最高生产力。顶 极形成时间很长，因而，生物量也最大的）
7．2．3 消费者
① 食草动物(herbivores)： ② 食肉动物(carnivores)：
③ 大型食肉动物或顶极食
肉动物(top carnivores)：
7．2．4 分解者(还原者)
分解者(decomposer)---异养生物
作用:
把动植物体的复杂有机物分解为生产者能重新利用的
简单的化合物，并释放出能量，其作用正与生产者相反。
• 也有学者把营养级间的同化能量比值，即An+1/An视为标 准效率
•
根据林德曼测量结果，这个比值大约为1／10，曾被 认为是一项重要的生态学定律。
• 一个营养级同化的能量大约为前一营养级同化能量的
10％， 称为林德曼效率。
• 但这仅是湖泊生态系统的一个近似值，在其他不同的生 态系统中，高则可达30％，低则可能只有l％或更低。
7．6生态系统的生态平衡和反馈调节
• 1、反馈与控制系统 • 反馈--系统的输出变成了决定系统未来功能的输入。 一个系统，如果其状态能够决定输入，就说明它有反馈机 制的存在。
•图7-5的(b)就是(a)加进了反馈环以后变成了控制系统。要使 反馈系统能起控制作用，系统应具有某个理想的状态或位臵 点，系统就能围绕位臵点而进行调节。图7-5(C)表示具有一 个位臵点的控制系统。
• 生态系统的自我调节功能是有一定限度的 • 当外来干扰因素超过一定限度，生态系统自我调节功能本 身受到损害，调节就不再起作用，系统就会受到损害甚至 破坏，而不能恢复到原初状态时，称之生态失调，或生态 平衡的破坏。甚至导致发生生态危机。 • 生态危机----是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。
第七章
森林生态系统组成与结构
7．1．1 生态系统的基本概念
7．1 生态系统的基本概念
1、系统 系统(system) 是指彼此间相互 作用、相互依赖 的事物有规律地 联合的集合体， 是有序的整体。
2、构成系统的3个条件
一般认为，构成系统至少要有3个条件： ①系统是由许多成分组 成的； ②各成分间不是孤立的， 而是彼此互相联系、互 相作用的； ③系统具有独立 的、特定的功能。